Jest to jedno z zastosowań energii słonecznej, które w ostatnich latach nabrało dużego rozmachu. W miarę jak koszty paneli słonecznych spadają, a coraz więcej osób zdaje sobie sprawę z finansowych i środowiskowych korzyści płynących z energii słonecznej, energia słoneczna staje się coraz bardziej dostępna. Chociaż nadal jest to bardzo mały procent energii elektrycznej wytwarzanej w USA (1,9% w 2017 r.), energia słoneczna szybko rośnie (prawie potroiła się w okresie trzech lat i wzrosła o +40% w stosunku do 2016 r.) według U.S. Energy Information Administration.
Rozproszony system fotowoltaiczny jest zwykle instalowany na dachach domów lub firm. Te systemy słoneczne generują energię elektryczną, aby zrównoważyć zużycie przez właściciela nieruchomości i przesłać nadwyżkę produkcji do sieci elektrycznej.
Akumulator słoneczny może połączyć się z systemem słonecznym, aby umożliwić korzystanie z energii słonecznej po zachodzie słońca, zasilanie EV w nocy lub zapewnienie zasilania awaryjnego w sytuacjach awaryjnych. Niektórzy właściciele domów mogą zdecydować się na całkowite wyłączenie z sieci za pomocą systemu energii słonecznej i akumulatora lub systemu energii słonecznej i generatora.
W niektórych przypadkach fotowoltaika może być zainstalowana na sąsiedniej konstrukcji, takiej jak stodoła lub zamontowana na ziemi, a następnie podłączona do licznika za pomocą podziemnego okablowania.
Inne zastosowania energii słonecznej obejmują farmy fotowoltaiczne na skalę użytkową, które mogą generować wystarczającą ilość energii elektrycznej do zasilania całych miast. Jeszcze bardziej wydajną technologią słoneczną jest skoncentrowana energia słoneczna (CSP). Farma słoneczna CSP wykorzystuje lustra do odbijania i koncentrowania energii słonecznej w kierunku wieży lub innego odbiornika, generując ciepło, które może zasilać turbinę wytwarzającą energię elektryczną. Ta energia cieplna może być magazynowana przed zasileniem generatora, co czyni ją bardziej elastycznym źródłem energii elektrycznej niż fotowoltaika. Największą na świecie farmą słoneczną CSP jest projekt Ivanpah o mocy 390 megawatów (MW) na kalifornijskiej pustyni Mojave, choć jeszcze większa elektrownia CSP o mocy 580 MW budowana w Maroku może wkrótce pretendować do tego tytułu.