محدود کردن گرمایش جهانی به ۱.۵ درجه سانتی‌گراد مستلزم کاهش ۴۵ درصدی انتشار گازهای گلخانه‌ای از سطح سال ۲۰۱۰ تا ۲۰۳۰ و انتشار صفر خالص تا ۲۰۵۰ و مستلزم گذار سریع از سوخت‌های فسیلی به انرژی‌های تجدیدپذیر است. انرژی‌های تجدیدپذیر از سال ۲۰۱۱، با نرخ متوسط سالانه ۶.۱ درصد گسترش یافته‌اند و ۲۹.۱ درصد(۸۴۴۰ تراوات ساعت) از برق جهانی در سال ۲۰۲۳ را تامین می‌کنند.
پتانسیل توسعه در فناوری‌های مختلف متفاوت است؛ انرژی برق‌آبی، زمین‌گرمایی و جزر و مد با محدودیت‌های زیست‌محیطی و جغرافیایی مواجه هستند، در حالی که انرژی خورشیدی و بادی مقیاس‌پذیری بیشتری با موانع کمتری ارائه می‌دهند. فناوری فتوولتائیک خورشیدی(PV) با پیشرفت در مواد سلولی، تولید خودکار، استقرار در مقیاس بزرگ و کاهش شدید هزینه‌ها، پیشرو این گذار بوده است.
در طول دهه گذشته، قیمت ماژول‌های فتوولتائیک به شدت کاهش یافته و آن را به مقرون‌به‌صرفه‌ترین منبع برق تبدیل کرده است که با یارانه‌ها، مشوق‌های مالیاتی و سیاست‌های تجاری مطلوب پشتیبانی می‌شود.
فتوولتائیک در سال ۲۰۲۳، میزان ۷۵ درصد از افزایش ۵۱۰ گیگاواتی ظرفیت تجدیدپذیر جهانی را به خود اختصاص داده است. این رشد سریع، با فرض اینکه ظرفیت جدید فتوولتائیک جایگزین تولید زغال‌سنگ شود، پیش‌بینی‌هایی را در مورد مزایای قابل توجه آب‌وهوا و کیفیت هوا برانگیخته است، با این حال، میزان جایگزینی سوخت‌های فسیلی با انرژی‌های تجدیدپذیر در عمل هنوز مشخص نیست. مشخص شدن اینکه آیا توسعه فتوولتائیک به جایگزینی سوخت‌های فسیلی تبدیل می‌شود و مزایای پیش‌بینی‌شده را ارائه می‌دهد یا خیر، برای ردیابی پیشرفت به سمت اهداف انتشار صفر خالص ضروری است.
انرژی خورشیدی فتوولتائیک، مسیر انرژی کم کربن ارائه می‌دهد، با انتشار گازهای گلخانه‌ای در چرخه عمر که به مراتب کمتر از تولید برق با سوخت زغال سنگ مجهز به سیستم جذب و ذخیره کربن است. از سال ۲۰۰۹ تا ۲۰۱۹، استقرار جهانی فتوولتائیک از انتشار حدود ۱.۳ گیگاتن دی‌اکسیدکربن(CO۲) جلوگیری کرد.
تامین ۴۰ درصد از تقاضای برق با استفاده از انرژی خورشیدی از سال ۲۰۲۰ تا ۲۰۶۰ می‌تواند تا ۲۰۵ گیگاتن انتشار گازهای آلاینده را کاهش دهد، همچنین انرژی خورشیدی پشت‌بام به تنهایی می‌تواند دمای جهانی را تا سال ۲۰۵۰ از طریق جلوگیری از انتشار گازهای گلخانه‌ای ۰.۰۵ تا ۰.۱۳ درجه سانتی‌گراد کاهش دهد.
جایگزینی سوخت‌های فسیلی با انرژی خورشیدی، آلاینده‌های هوا مانند دی‌اکسیدگوگر