אנרגיה סולארית נוצרת על ידי היתוך המתרחש בשמש. היתוך מתרחש כאשר פרוטונים של אטומי מימן מתנגשים באלימות בליבת השמש ומתמזגים ליצירת אטום הליום.
תהליך זה, המכונה תגובת שרשרת PP (פרוטון-פרוטון), פולט כמות עצומה של אנרגיה. בליבתה, השמש ממזגת כ-620 מיליון טונות של מימן בכל שנייה. תגובת שרשרת PP מתרחשת בכוכבים אחרים שגודלם בערך כגודל השמש שלנו, ומספקת להם אנרגיה וחום רציפים. הטמפרטורה של כוכבים אלה היא כ-4 מיליון מעלות בסולם קלווין.
בכוכבים הגדולים בערך פי 1.3 מהשמש, מחזור CNO מניע את יצירת האנרגיה. מחזור CNO ממיר גם מימן להליום, אך מסתמך על פחמן, חנקן וחמצן (C, N ו-O) לשם כך.כיום, פחות מ-2% מאנרגיית השמש נוצרת על ידי מחזור ה-CNO.
היתוך גרעיני על ידי תגובת שרשרת PP או מחזור CNO משחרר כמויות אדירות של אנרגיה בצורה של גלים וחלקיקים. אנרגיה סולארית זורמת ללא הרף הרחק מהשמש ומכל רחבי מערכת השמש. אנרגיה סולארית מחממת את כדור הארץ, גורמת לרוח ומזג אויר ומקיימת את חיי הצמחים ובעלי החיים.
האנרגיה, החום והאור מהשמש זורמים בצורה של קרינה אלקטרומגנטית (EMR).
הספקטרום קיים כגלים בתדרים ובאורכי גל שונים. תדירות הגל מייצגת כמה פעמים הגל חוזר על עצמו ביחידת זמן מסוימת. גלים עם אורכי גל קצרים מאוד חוזרים על עצמם מספר פעמים ביחידת זמן נתונה, כך שהם בתדר גבוה. לעומת זאת, לגלים בתדר נמוך יש אורכי גל ארוכים בהרבה.
הרוב המכריע של הגלים האלקטרומגנטיים אינם נראים לנו. הגלים בתדר הגבוה ביותר הנפלטים מהשמש הם קרני גמא, קרני רנטגן וקרינה אולטרא סגולה (קרני UV). קרני ה-UV המזיקות ביותר נספגות כמעט לחלוטין של כדור הארץ. קרני UV פחות חזקות עוברות דרך האטמוספרה, ועלולות לגרום לכוויות שמש.
השמש פולטת גם קרינה שגליה בתדירות נמוכה בהרבה. רוב החום מהשמש מגיע כאנרגיית אינפרא אדום.
בין אינפרא אדום ל-UV נמצא הספקטרום הנראה, המכיל את כל הצבעים שאנו רואים על פני כדור הארץ. הצבע האדום הוא בעל אורכי הגל הארוכים ביותר (הקרוב ביותר לאינפרא אדום), והסגול (הקרוב ביותר ל- UV) הוא הקצר ביותר.
אפקט החממה הטבעי של אנרגיית השמש גלי האינפרה-אדום, הנראה לעין וה-UV המגיעים לכדור הארץ לוקחים חלק בתהליך של
התחממות כדור הארץ והפיכת החיים לאפשריים – מה שמכונה "אפקט החממה".
כ-30% מאנרגיית השמש שמגיעה לכדור הארץ מוחזרת בחזרה לחלל. השאר נספג באטמוספירה של כדור הארץ. הקרינה מחממת את פני השטח של כדור הארץ, ופני השטח מקרינים חלק מהאנרגיה החוצה בצורה של גלים אינפרא אדומים. כאשר הם עולים דרך האטמוספרה, הם נתפסים על ידי גזי חממה, כגון אדי מים ופחמן דו חמצני.
גזי חממה לוכדים את החום שמשתקף בחזרה לאטמוספרה. בדרך זו, הם מתנהגים כמו קירות זכוכית של חממה. אפקט החממה הזה שומר על כדור הארץ חם מספיק כדי לקיים חיים.
