太阳能
总太阳能在地球表面发生的每一场爆炸平均约为86,000太瓦(TW)，这是目前人类所使用的15太瓦能量的5000多倍(其中大约12太瓦来自太阳能)化石燃料)，比第二大可再生能源的能源潜力大100多倍，风能(赫尔曼,2006)。因此，太阳能的潜在资源基本上是无限的，这使得许多人得出结论，从长远来看，它是最好的能源来源。目前，这种资源的开发规模有限——2008年全球太阳能总装机容量为15吉瓦(GW)，仅占总能源产量的2%或0.1%，与美国的渗透率相似(EIA, 2009)。太阳能可以用来发电和加热水供家庭使用。被动式太阳能供暖可用于建筑物的直接供暖和制冷。
用于发电的太阳能技术主要有两类:聚光太阳能发电(CSP)和太阳能光电板(pv)。CSP技术使用光学(透镜或镜子)来集中光束辐射，这是太阳辐射中不被大气散射的部分。辐射能量被转化为高温热量，可用于发电或驱动化学反应以生产燃料(合成气或氢气)。CSP技术需要高质量的太阳能资源，这限制了它在美国西南部的应用。然而，CSP技术已经商业化，在美国，特别是在加利福尼亚州，有许多即将开展的项目。CSP行业估计到2015年将部署13.4 GW (WGA, 2006)。从短期来看，渐进式设计改进将降低成本，并减少性能预测的不确定性。随着更多系统的安装，无论是工厂还是制造业，规模经济都会增加。然而，从长远来看，需要新的储存技术，如熔盐，来生产更广泛的天然气
能源生产通常被报告为“铭牌容量”或从给定来源可以生产的最大能量量。对于太阳能或风能等间歇性能源，实际输出往往低于铭牌容量。
推广CSP部署的可行性。全球研究界正在研究利用聚光太阳能通过高温化学处理生产燃料(弗莱彻，2001;帕金斯和韦默，2004,2009;斯坦因费尔德,2005)。在国际范围内，SolarPACES组织正致力于进一步开发和部署CSP系统该组织将成员国的专家聚集在一起，试图解决与这些技术商业化有关的技术问题。雷竞技手机版app
虽然预计CSP性能将逐步提高，但光伏发电技术仍有大幅改进的潜力。在过去的30年里，光伏技术的效率稳步提高，尽管商业组件平均只有大约10%到15%的效率(也就是说，只有10%到15%的太阳能入射到电池上被转换成电能)，这是最好的研究电池效率的50%或更少(NRC, 2009d)。目前大多数光伏发电是通过依赖硅片将光子转换为电子的技术产生的(Green, 2003;刘易斯,2007)。最近多晶硅的短缺提高了光伏组件的价格，并刺激了不需要那么多硅或任何硅的薄膜太阳能光伏技术的使用。薄膜太阳能光伏技术在美国约有40%的市场份额(EIA, 2009)。短期内，光伏技术的研究仍在继续;改进这些电池的大部分工作都集中在识别新材料、新器件几何形状(包括薄膜)和新制造技术上(Ginley et al.， 2008)。
光伏系统的总体成本，而不仅仅是光伏电池的成本，决定了其与其他电力来源的竞争力。例如，屋顶光伏系统总安装成本的大约50%或更多不是组件成本，而是安装成本、逆变器成本、电缆成本、支撑结构成本、电网连接成本和其他组件成本。这些成本必须通过创新的系统集成方法来降低，否则光伏系统的这一方面将为完全安装的光伏系统的价格设置下限。从中期来看，正在开发利用纳米晶体墨水和半导体材料制造传统太阳能电池的新技术。由于材料使用更低、加工步骤更少、大面积模块的制造技术更简单等因素，薄膜技术比目前基于晶圆的晶体硅方法具有大幅降低成本的潜力。薄膜技术具有高通量、连续生产速度、低温非真空工艺、易于成膜等优点。塑料有机太阳能甚至可以降低成本
3见http://www.solarpaces.org/inicio.php．
电池，染料敏化太阳能电池，纳米技术太阳能电池，以及其他新的光伏技术。
如果下一代太阳能技术如果继续改善，并且与化石燃料发电的排放相关的外部成本被纳入电力成本，太阳能技术有可能以每千瓦时的成本生产电力，与化石燃料竞争。这种转变可以通过精心设计的太阳能补贴来加速，就像其他几个国家所做的那样，或者通过对碳排放进行定价(Crabtree和Lewis, 2007;雷竞技手机版app绿色,2005)。对能源分配网络和能源储存的修改也将提高开发太阳能资源的能力能源公司在本章，传播和分发)。然而，应该指出的是，光伏系统的市场存在分歧，这取决于系统是安装在客户的场所(在仪表后面)还是作为公用事业规模的发电资源。表后系统通过以零售价格取代客户购买的电力来竞争，而公用事业规模的工厂必须与批发电价竞争。因此，计费系统通常可以吸收更高的整体系统成本结构。在美国，太阳能的大部分发展都发生在这个幕后市场(NRC, 2009d)。
太阳能技术的广泛应用会带来一些潜在的不利影响。可使用的太阳能发电技术需要相当大的土地面积。当CSP与传统蒸汽轮机一起使用时，对水的需求与化石燃料发电厂相当，这使得水的可用性成为一个问题，在某些情况下，这是一个限制因素。对于光伏技术，还存在与原材料可用性相关的问题(特别是一些稀土元素;NRC, 2008f)和一些制造过程可能产生的潜力有毒废物．最后，对于硅基光伏来说，能源回报时间相当长，这是一种衡量能源技术产生足够有用的能量以抵消其生命周期内消耗的能量所需时间的指标。
除了发电，非聚光太阳能热技术还可以在使用点取代化石燃料，特别是在住宅和商业建筑中。最普遍和最完善的应用是加热游泳池和饮用水(在家里和洗衣店)。系统包括一个或多个收集器(捕捉太阳能并将其转换为可用的热量)，一个分配结构和一个热存储单元。在住宅和商业建筑中，使用非聚光太阳能热系统来提供空间供暖和制冷，可以比现在减少更多的化石燃料热水器但目前，这在很大程度上是一个尚未开发的机会。最近，用于地板辐射供暖系统和太阳能空气加热器的液体基太阳能集热器的部署有限，但这些应用的挑战是在没有存储的情况下需要相对较大的集热器面积。太阳能冷却可以通过吸收和干燥循环来实现，但商用系统并没有广泛用于住宅。
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