Her ne kadar biyoenerji ve rüzgar enerjisi kaynakları da çok önemli kaynaklar olmakla birlikte, güneş enerjisinden yararlanma pratiklerinin hızla gelişmesi daha fazla öne çıkmasını sağlamaktadır.

Fotovoltaik sistemler fizik, fotokimya ve elektrokimya alanlarında yarı iletken malzemeler kullanarak güneş ışığının elektriğe dönüşmesini sağlayan teknolojiler olarak tanımlanmaktadır. Tipik bir fotovoltaik sistem, her biri bir dizi güneş enerjisi hücresi içeren ve elektrik enerjisi üreten güneş panelleri kullanmaktadır. Fotovoltaik sistemler çiftliklerde hemen her yere monte edilebilmektedir. Önemli olan güneşten yağmur şeklinde yeryüzüne ulaşan ışınları en yüksek düzeyde toplayacak şekilde, yere, çatıya veya duvara monte edilmesidir. Montaj sabit olabildiği gibi, bir güneş işleyicisi eklemek suretiyle hareketli hale de getirilebilmektedir.
Fotovoltaik sistemlerin en önemli özellikleri çevreci olmalarıdır. En önemli dezavantajları ise güneşe bağımlı oluşlarıdır. Güneşin bulunmadığı veya yeryüzüne zayıf geldiği durumlarda enerji birikimi düşmekte ve dolayısıyla gün içerisinde ancak doğrudan kullanılabilmektedir. Bu dezavantajı ortadan kaldırmak için akü veya güneş pili kullanılmaktadır. Bununla birlikte, enerji akış sistemi içerisinde % 10-15 civarında bir enerji kaybı ortaya çıkabilmektedir. Bunun yanında havadaki toz, bulutlar ve atmosferdeki diğer materyaller de enerji toplanmasını düşürebilmektedir.

Fotovoltaik sistemler son yıllarda solar termal kaynakların yerini almaya başlamıştır. Güneş enerjisiyle suyu ısıtıp, sıcak su temininde ve ev ısıtmalarında kullanılan solar termal sistemler, yerini fotovoltaik sistemlere bırakmaktadır. Çünkü üretilen elektrik depolanabilmekte ve güneşin bulunmadığı zamanlarda da kullanılabilmektedir. Aynı zamanda hem ısıtma hem de soğutma işlemlerinde elektriğin kullanımı daha pratiktir. 1990'lı yıllarda kullanılmaya başlanan bu sistemler, bazı Avrupa Birliği ülkelerinde devlet destekleriyle birlikte yaygınlaşmış ve ticari elektrik üretimi amacıyla geniş alanlarda güneş-enerji tarlaları oluşturulmaya başlanmıştır. İki binli yılların başından itibaren de fotovoltaik sistemlerin seri üretimine başlanmıştır. Örneğin Almanya'da on bin çatı için proje geliştirilmiş ve proje alman hükümeti tarafından desteklenmiştir. Türkiye'ye, özellikle 36-40 paralelleri arasına düşen ışık miktarı, kuzey Avrupa ülkelerinden kat be kat fazladır.
Teknolojik gelişmeler, fotovoltaik sistemlerin verimini artırırken, maliyetlerini önemli derecede düşürmüştür. Yakın gelecekte çok daha ucuza, kullanışlı ve daha verimli sistemler geliştirilecektir. Günümüzde yüzden fazla ülkede ve ülkemizde bu sistemler destekleme kapsamında bulunmaktadır.

Fotovoltaik sistemlerin dünyada kullanımı halen hidroelektrik ve rüzgar enerjisinden sonra gelmekle birlikte yakın gelecekte yenilenebilir enerji kaynakları içerisinde birinci sıraya gelmesi beklenmektedir. Fotovoltaik sistemlerin tasarımı ve üretimi konusunda Almanya, dünyanın en büyük üreticisi olmaya devam ederken, Çin hızla birinci sıraya doğru ilerlemektedir. Fotovoltaik sistemlere yapılan yatırımlar Akdeniz ülkelerinde iki sene gibi kısa sürede yatırımlarını geri döndürürken, güneşin daha az göründüğü kuzey Avrupa ülkelerinde daha uzun sürede yatırımlarını karşılamaktadır. Ancak en fazla enerji tarlası kuzey Avrupa ülkelerinde bulunmaktadır. Demek ki bu alanda Akdeniz ülkelerinin daha fazla yatırım yapması gerekmektedir.