太陽能發電的工作原理是光伏效應。
這種效應的存在最早是由貝克勒爾在1839年提出的，他觀察到浸沒在電解液中的電極之間的光電話壓力。
1876年，在硒的全固態體系中也觀察到了類似的現象。隨后，研制了一種基于硒和氧化亞銅的太陽能電池。盡管硅電池在1941年首次被報道。
直到1954年，現代硅電池的先驅才出現。因為它是世界上第一個能夠將光能以適當的效率轉化為電能的光伏器件，它的出現標志著太陽能光伏電池的研發取得了重大進展。
1958年，電池被用來為宇宙飛船提供動力。
到20世紀60年代初，用于太空應用的電池設計已經成熟。在接下來的十年左右，太陽能電池主要用于太空技術。
20世紀70年代初，硅電池的發展經歷了一個革命性的新階段，能量轉換效率得到了顯著提高。大約在同一時間，人們重新對太陽能電池的地面應用產生了興趣
到20世紀70年代末，地面太陽能電池的數量已經超過了空間應用的數量。隨著產量的增加，成本也會顯著下降。
1980年代初，通過試生產引進和評價了一些新的工藝，為今后十年進一步降低成本奠定了基礎。
隨著成本持續下降，太陽能電池板——一種通過光伏效應利用太陽能發電的方法——將變得更加商業化。
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