人类对能源的利用可分为前工业化时代、工业化时代及后工业化时代。
在前工业化时代，即18世纪之前，社会财富和能源消耗水平很低，人类只限于对风力（帆船、风车等）、水力（水车）、畜力（牛、马等）、木材等天然能源的直接利用，尤其是木材，在世界一次能源消费结构中长期占据首位。
在工业化时代，蒸汽机的出现加速了18世纪的产业革命，促进了煤炭的大规模开采，到19世纪下半叶，出现了人类历史上**次能源转换。1860年，煤炭在世界一次能源消费结构中占24%，1920年上升为62%。从此，世界进入了“煤炭时代”。19世纪70年代，电力代替了蒸汽机，电器工业迅速发展，煤炭在世界能源消费结构中的比重逐渐下降。1965年，石油**取代煤炭占据首位，世界进入了“石油时代”。1979年，世界能源消费结构的比重是：石油占54%，天然气和煤炭各占18%，油、气之和高大72%。石油取代煤炭完成了能源的**次转换。
工业时代以高能源、高资源消耗为代价赢得了丰富的物资财富和科学技术高度的发展，但同时也造成化石燃料资源极大浪费。根据美国能源信息管理综合分析及预测办公室（EIA）于2011年5月的能源形式估计，随着世界人口的持续增长和经济的不断发展，人类对于能源的需求日益增加，到2030年全球的能源消费将增长51%；2050年的能源需求将是目前的3倍。然而，在目前的能源消费结构中，人类所利用的能源主要是石油、天然气和煤炭等化石燃料。这些化石能源本质上是数万年甚至更长时间以来太阳辐射到地球上的能源矿藏，是地区上****的天然矿物一次能源，其蕴藏量是有限的。根据已探明的储量，按目前开采速度，石油开采约45年，天然气开采也只能维持61年左右，煤炭还可以开采200-300年，铀矿约71年（没错，核能也是****能源）。根据世界卫生组织估计，到2060年全球人口将达到100-110亿，届时地球上主要的35种矿物中，将有1/3在40年内消耗殆尽，包括所有的石油、天然气、煤炭和铀。虽然中国拥有世界**位的水能资源，居世界**的煤炭探明储量，居世界第11位的石油探明可采储量，但由于中国人口众多，人均能源资源拥有量在世界上处于较低的水平，一次能源的储量低于世界平均值，能源供应形势不容乐观，中国的能源危机问题更为严峻。因此，随着化石能源的逐步消耗，能源可供量与需求之间的矛盾所构成的能源危机已展现在人类面前，成为全世界所面临的重大问题之一。
实际上，能源危机早已存在。18世纪初就曾发生过一次席卷英国的“柴薪危机”，它是由于人口的增加，使森林滥遭砍伐的结果，这次危机导致当时靠木炭炼金的英国钢铁工业几乎濒临破产的境地，但长期以来并为引起人们的注意。直到20世纪70年代爆发了两次“石油危机”，使得一些一直依赖中东石油的国家经济受到很大的打击。如美国在1973年前，国民经济以6%的速度增长，1974年下降3.2%，国民生产总值损失近900亿美元；日本在1973年前国民经济以10%的速度增长，但1974年不但没有增长，还减少了32%，国民生产总值损失近500亿美元，从而结束了“高速增长时期”。两次“石油危机”使能源供需的矛盾尖锐的暴露出来，这才成为举世瞩目的重大问题。
从工业化时代能源利用的情况来看，在人类开放利用能源的历史长河中，以石油、天然气和煤炭等化石能源为主的时期，注定不是不是一个太长的阶段，它终将走向枯竭。据预测，化石燃料的生产和消耗在2020-2030年之间将达到峰值（这也是为什么国家出台将要停产汽油车的政策的原因之一）。为了应对化石能源逐渐短缺的严重能源危机问题，在后工业化时代，必须改变能源消费结构，必须大力开发可再生能源，让可再生能源体系的消费居于主导地位，在能源供应领域走可持续发展的道路。在各种可再生能源中，太阳能是发展较快的。根据欧盟联合研究中心21世纪能源变革预测，到2030年太阳能光伏发电将在能源结构中起到主导作用，太阳能光伏发电将占总能耗的60%以上，可再生能源在总能源结构中将占到80%以上。因此，太阳能光伏发电将是目前化石能源的主要替代能源。
