De to vanligste måtene å utnytte solenergien på er bruk av solceller for å omdanne sollys til elektrisitet og solfangere for å utnytte varmestrålingen fra solen.
Man bør imidlertid ikke glemme den så kalte passiv solvarmen. Det er systemer som fungerer uten tekniske hjelpemidler. Et sydvendt vindu kan kalles en passiv solfanger. I energieffektive passivhus kan sydvendte vinduer kombineres med massive bygningsmaterialer som lagrer varme om dagen og gir den tilbake om natten når temperaturen synker. Passiv solvarme er den formen for solenergi som per i dag er mest utnyttet i Norge. Bidraget fra den passive solvarmen er beregnet til 3-4 TWh (terrawatt timer) i den norske bygningsmassen. På en måte kan vi si at mennesker alltid har utnyttet passiv solvarme.
De aktive solfangerne
Her skal vi konsentrere oss om aktive solfangere. I aktive solfangeren omdannes solstrålene til varme. Prinsippet bak solfangeren baserer seg på at en mørk flate absorberer opp mot 95 prosent av solstråling. Den absorberte strålingsenergien omdannes til det som kalles termisk energi eller mer populært varme.
Varmen avgis til et varmebærende medium som sirkulerer gjennom solfangeren. Det varmebærende mediet er vanligvis vann eller en blanding av vann og glykol, men også andre væsker som olje eller luft kan være varmemedium. Varmemediet sirkulerer fra solfangeren via et rørsystem og inn til et varme-lager hvor varmen avgis, gjerne via en varmeveksler. Varme-lageret er oftest en isolert beholder fylt med vann eller en annen væske som holder godt på varmen.
Solfanger, rørføring og et varmelager
Et solfangeranlegg består altså i hovedsak av en solfanger, rørføring og et varmelager. I tillegg kommer styringssystem med pumper. Et solfangeranlegg leverer typisk 300–500 kWh varme per kvm solfangerareal, avhengig av type solfangere og systemløsning. I likhet med solceller kan solfangere integreres i bygningsfasaden eller taket, og slik erstatte andre bygningsmaterialer. Alternativet er at de plasseres utenpå tak, vegger eller på bakken.
Varmen fra solfangeranlegget brukes vanligvis til oppvarming av rom og vann som nyttes i husholdningen eller i produksjon, men større avanserte solfangeranlegg kan drive turbiner som igjen produserer strøm.
En solfanger kan også utstyres med speil som konsentrerer solstrålene. Man har da det man kaller en sol-ovn. Disse kan oppnå meget høye temperaturer, opptil 3000 °C. Det er utviklet enkle og billige sol-ovner for bruk i utviklingsland, hvor mangel på brensel ofte er kombinert med rikelig med solinnstråling
Selv om mange solfangeranlegg er lokale i betydningen at de betjener bare en eller noen få bygninger finnes det også store fjernvarmeanlegg som forsyner større bygningsmasser. I Akershus Energipark i Lillestrøm har Akershus Energi installert 12 810 m2 med solfangere. Anlegget var et av Europas største da det ble satt i drift i 2012. Dette solfangeranlegget skal levere 4 GWh per år.
Solfanger i Norge
I Norge utgjør oppvarming største delen av energi forbruket i bygg. For husholdninger er det estimert at nærmere 80 % av energibruken går til oppvarming av selve bygget eller til varmtvann. Dersom formålet er å benytte solenergien til oppvarming, så er det fordelaktig å konvertere solstrålene direkte til varme fremfor å gå veien om strøm da en unngår betydelig effekt tap.
Det finnes flere ulike typer solfangere. De to vanligste typene er plane solfangere og vakuumrørsolfangere. Den mest brukte løsningen i norske bygninger har til nå vært plane solfangere, men etter hvert har vakuumrørsolfangere blitt mer populære. Den plane solfangeren er den vanligste typen solfanger i Europa, mens i Kina, verdens største solfangermarked, dominerer vakuumrørsolfangere.
Solfangere kan være med å danne grunnstammen i miljøvennlige energisystemer, og slik bidra til at bygg blir helt eller delvis selvforsynt med energi. De fleste solfangeranlegg har en tilbakebetalingstid på mellom 5 til 15 år, mens levetiden for anleggene ligger på rundt 20 til 30 år. Solfangeranlegget gir dermed gratis varme i mange år etter at det er nedbetalt.