Dziedzina nauki i techniki, fotowoltaika opiera się na zdolności niektórych materiałów do przekształcania światła bezpośrednio w energię elektryczną. Efekt fotoelektryczny został odkryty już w 1839 roku przez francuskiego fizyka Alexandre’a Edmonda Becquerela. Następnie prowadzono dalsze badania, w których główną rolę odegrał zwłaszcza Albert Einstein, który w 1905 r. pracował nad teorią kwantową światła, za co w 1921 r. otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

Fotowoltaika – zamiana energii słonecznej na elektryczną

W 1954 r. udało się wyprodukować pierwsze krzemowe ogniwa słoneczne o sprawności do 6 %, a pierwsze techniczne zastosowanie znalazły w 1955 r. w zasilaniu wzmacniaczy telefonicznych. Fotowoltaika (m.in. fotowoltaika w białogardzie) znalazła szerokie zastosowanie w miernikach ekspozycji dla fotografii. Ogniwa fotowoltaiczne są stosowane w technologii satelitarnej od końca lat 50-tych. Vanguard 1 był pierwszym satelitą z ogniwami słonecznymi, który został wystrzelony na orbitę okołoziemską 17 marca 1958 roku i działał do 1964 roku. W latach 60-tych i 70-tych zapotrzebowanie z kosmosu doprowadziło do postępu w rozwoju ogniw fotowoltaicznych, podczas gdy systemy fotowoltaiczne na Ziemi były wykorzystywane tylko w niektórych instalacjach wyspowych. Jednak w wyniku kryzysu naftowego w latach 1973/74, a następnie w wyniku awarii jądrowych w Harrisburgu i Czarnobylu, rozpoczęło się ponowne przemyślenie kwestii zaopatrzenia w energię. Od końca lat 80-tych w USA, Japonii i Niemczech prowadzono intensywne badania nad fotowoltaiką, a następnie w wielu krajach świata wprowadzono dotacje finansowe, aby pobudzić rynek i uczynić technologię tańszą dzięki efektowi skali. W wyniku tych działań globalna moc zainstalowana wzrosła z 700 MWp w 2000 r. do 177 GWp w 2014 r. i nadal rośnie. Jak dotąd większość systemów fotowoltaicznych na świecie oparta jest na technologii krzemowej. Ponadto, różne technologie cienkowarstwowe były w stanie zdobyć udział w rynku. W związku z tym stosowane są również inne półprzewodniki, takie jak tellurek kadmu lub arsenek galu. W tzw. tandemowych ogniwach słonecznych stosowane są warstwy różnych półprzewodników.

Rozwój modułów słonecznych opartych na perowskitach jest uważany za bardzo obiecujący ze względu na niskie koszty produkcji. Ogniwa te mogą być budowane jako znacznie cieńsze niż ogniwa krzemowe. Kolejnym celem badawczym jest rozwój organicznych ogniw słonecznych. W Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE we Freiburgu w Niemczech, wraz z partnerami, udało się wyprodukować tanie organiczne ogniwo słoneczne na elastycznej folii.