Als Sonnenenergie oder Solarenergie bezeichnet man die von der Sonne durch Kernfusion erzeugte Energie, die in Teilen als elektromagnetische Strahlung (Strahlungsenergie) zur Erde gelangt. Die Sonnenenergie ist über Hunderte von Jahren annähernd konstant. Die Intensität der Sonneneinstrahlung beträgt an der Grenze der Atmosphäre etwa 1,367 kW/m²; dieser Wert wird auch als Solarkonstante bezeichnet.
Ein Teil der eingestrahlten Energie wird von den Bestandteilen der Atmosphäre absorbiert und in Wärme (Bewegungsenergie) umgewandelt. Ein weiterer Teil entkommt durch die Emission eines Teils der absorbierten Energie in Richtung Weltall der Erde und zuletzt führt die Reflexion an Schwebeteilchen wie Eiskristallen und Staub in der Luft zu einer weiteren Verringerung der aufgenommenen Energie. Die Grösse dieser Verluste hängt vom Zustand der Atmosphäre ab. Dabei spielen die Luftfeuchtigkeit, die Bewölkung und die Länge des Weges, den die Strahlen durch die Atmosphäre nehmen müssen, eine Rolle.
Die auf die Erdoberfläche auftreffende Strahlung beträgt auf eine senkrecht dazu stehende Fläche noch ungefähr 1.000 W/m². Auf schräg zur einfallenden Strahlung aufgestellte Flächen trifft weniger Energie auf.
Die Solartechnik beschäftigt sich mit der Nutzung der Sonnenenergie. Sie wird mit Hilfe der Fotovoltaik in elektrische Energie (Solarstrom) umgewandelt oder die Infrarot-Strahlung wird als Wärme in Solar-Anlagen eingefangen und genutzt. Die Wandlung in Wärme durch so genannte Sonnenkollektoren ist die weltweit grösste Nutzung der Sonnenenergie. Der direkten Wandlung der Strahlung in Wärme bedienen sich auch Solaröfen und Solarkocher. Industriell kann die so gewonnene Wärme in Sonnenwärmekraftwerken zur Erzeugung elektrischer Energie verwendet werden.