Земля получает невероятный запас солнечной энергии. Солнце является термоядерным реактором, который горит более 4 миллиардов лет. Оно обеспечивает достаточно энергии за одну минуту, чтобы обеспечить мировые потребности в энергии на один год. За один день оно дает больше энергии, чем наше нынешнее население потребило бы за 27 лет. Фактически, «количество солнечной радиации, падающей на землю в течение трехдневного периода, эквивалентно энергии, запасенной во всех ископаемых источниках энергии».

Солнечная энергия - это свободный, неисчерпаемый ресурс, но его использование - относительно новая идея. Способность использовать солнечную энергию для отопления была первым открытием. Швейцарский ученый Гораций де Соссюр построил первый солнечный коллектор в 1767 году, который впоследствии использовался для нагрева воды и приготовления пищи. Первый коммерческий патент на солнечный водонагреватель был получен Кларенсом Кемпом из США в 1891 году. Эта система была куплена двумя калифорнийскими руководителями и установлена в одной трети домов в Пасадене к 1897 году.

Производство электричества из солнечной энергии было вторым открытием. В 1839 году французский физик по имени Эдмунд Беккерель понял, что солнечная энергия может производить «фотоэлектрический эффект» (фото = свет, вольтаж = электрический потенциал). В 1880-х годах были разработаны селеновые фотоэлектрические элементы (PV), которые могли преобразовывать свет в электричество с эффективностью 1-2% («эффективность солнечного элемента - это процент доступного солнечного света, преобразованного фотоэлектрическим элементом в электричество»), но как произошедшее преобразование не было понято. Поэтому фотоэлектрическая энергия «оставалась любопытством в течение многих лет, поскольку она была очень неэффективной в превращении солнечного света в электричество». Только когда Альберт Эйнштейн предложил объяснение «фотоэлектрического эффекта» в начале 1900-х годов, за что он получил Нобелевскую премию, люди начали понимать связанный с этим фотоэлектрический эффект.

«Солнечные технологии приблизились к своему нынешнему дизайну в 1908 году, когда Уильям Дж. Бэйли из Carnegie Steel Company изобрел коллектор с изолированной коробкой и медными катушками». К середине 1950-х годов Bell Telephone Labs достигла 4% эффективности, а затем и 11% эффективности с кремниевыми фотоэлементами. С тех пор интерес к солнечной энергии усилился. В конце 1950-х и 1960-х годов космическая программа принимала активное участие в развитии фотовольтаики. «Ячейки были идеальным источником электроэнергии для спутников, потому что они были прочными, легкими и могли надежно удовлетворять требованиям низкой мощности». К сожалению, клетки были непрактичны для использования на земле из-за высокой стоимости, чтобы сделать их эффективными и легкими, поэтому необходимы дальнейшие исследования.

Солнечная энергия, возможно, имела большой потенциал, но она оставалась в тени, когда ископаемое топливо было более доступным и доступным. «Только в последние несколько десятилетий, когда растущие потребности в энергии, растущие экологические проблемы и сокращающиеся запасы ископаемого топлива заставили нас обратить внимание на альтернативные варианты энергии, мы сосредоточили наше внимание на подлинной эксплуатации этого огромного ресурса». Например, Министерство энергетики США финансировало установку и испытания более 3000 фотоэлектрических систем во время нефтяного эмбарго 1973-1974 годов. К концу 1970-х годов энергетические компании и правительственные учреждения инвестировали в фотоэлектрическую отрасль, и «произошло огромное ускорение в разработке модулей». Улучшения солнечной энергии снова были предприняты во время войны в Персидском заливе в 1990-х годах.

Учитывая, что «первые практические солнечные элементы были изготовлены менее 30 лет назад», мы прошли большой путь. Распространение профессиональных компаний по солнечной энергии, разрабатывающих уникальные и специфические системы солнечной энергии для индивидуальных домов, означает, что больше нет оправдания тому, чтобы не Рассмотрим солнечную энергию для вашего дома. Наибольшие скачки в эффективности произошли «с появлением транзисторов и сопутствующих полупроводниковых технологий». Стоимость производства упала почти до 1/300 от того, что было во время космической программы середины века, а стоимость покупки упала с 200 долларов за ватт в 1950-х годах до возможной всего лишь 1 доллара за ватт сегодня. Эффективность резко возросла до 40,8% - новый мировой рекорд Национальной лаборатории возобновляемой энергии Министерства энергетики США по состоянию на август 2008 года.

Сегодня мы все еще используем солнечную энергию в тех же двух формах - тепловой и фотоэлектрической. Первый концентрирует солнечный свет, преобразует его в тепло и применяет его к парогенератору или двигателю, который превращается в электричество, чтобы «обогревать здания, нагревать воду, вырабатывать электричество, сушить урожай или уничтожать опасные отходы». Электричество вырабатывается, когда нагретая жидкость приводит в движение турбины или другое оборудование. Вторая форма солнечной энергии производит электричество напрямую, без движущихся частей. Сегодняшняя фотогальваническая система состоит из ячеек, сделанных из кремния, второго наиболее распространенного элемента в земной коре. «Мощность вырабатывается, когда солнечный свет попадает на полупроводниковый материал и создает электрический ток». Наименьшая единица системы - это ячейка. Ячейки, соединенные вместе, образуют модуль, а модули, соединенные вместе, образуют панель. Группа панелей называется массивом, а несколько массивов образуют поле массива.