בכל רגע נתון מופצץ כדור הארץ במליארדי חלקיקי אור אשר התנגשותם בחומרים יוצרת חשמל באופן ישיר.
במחצית המאה ה- 18 התגלה הקשר בין האור לחשמל ע"י הפיזיקאי הצרפתי בקרל.
במאמר משנת 1905 תאר אלברט איינשטיין את התנהגותם של חלקיקי האור, הפוטונים, ובשנת 1921 זכה בפרס נובל על הסבר זה אשר ידוע כעקרון הפוטו-אלקטרי. מאמרו של איינשטיין סלל את הדרך לשימוש המעשי באנרגיה הפוטו-וולטאית.
במחצית המאה הקודמת פותח בארה"ב התא הפוטו-וולטאי המעשי הראשון שנצילותו הסתכמה באחוזים בודדים.
במשך עשורים השימוש העיקרי בתאים הפוטו-וולטאים היה לייצור חשמל באתרים מרוחקי רשת חשמל ובתעשיית החלל.
התאים הפוטו וולטאים המודרניים עשויים חצאי מוליכים שהנפוץ ביניהם הוא הסיליקון המיוצר מחול.
בתחילת שנות ה-2000 החלו גרמניה (תכנית מאה אלף הגגות) ויפן ליישם את השימוש בתאים הפוטו-וולטאים לייצור חשמל והזרמתו ע"י צרכנים לרשת החלוקה.
במדינות העולם נהוגה שיטת התמרוץ בתעריפים (feed in tariff) לפיה משולם ליצרן החשמל תעריף קבוע למשך תקופה של עשרים שנה, או יותר, בעבור כל קווט"ש מיוצר ובארה"ב נהוגה שיטה של תמרוץ באמצעות הטבות מיסוי (Rebates).
ברחבי העולם מותקנים כיום מתקנים פוטו-וולטאים לייצור חשמל לרשת בהספק של מעל ל – 180 גיגה וואט מותקן. מרבית מדינות אירופה, אמריקה ומזרח אסיה אמצו הסדרות אשר מאפשרות הקמה של המתקנים ע"ג גגות מבנים וע"ג קרקעות והתחנה הפעילה הגדולה בעולם פועלת כיום בארה"ב ומייצרת 579 מגה-וואט באתר אחד.
ייחודם של התאים הפוטו-וולטאים בתכונותיהם הפיזיות, היותם קלים, עמידים, מודולריים ופשוטים להתקנה באופן יחסי, היכולת להתקינם בגדלים ובהספקים שונים, ובייחוד ביכולתם לאפשר לצרכני הקצה לייצר חשמל במקום הצרכנות.
הפנלים הסולאריים (modules) מורכבים מתאים (cells), עשויים פרוסות סיליקון (wafers), אשר אטומים במסגרת אלומניום וזכוכית חסינה מונעת סינוור.
שלשת סוגי התאים הנפוצים כיום בשימוש המעשי הנם התאים החד-קריסטליים (monocrystal), הרב-קריסטליים (poly-crystal) והאמורפיים (thinfilm).
נצילות התאים הפוטו-וולטאים משתפרת משנה לשנה ובתנאי מעבדה כבר פותחו תאים רב-צמתים (multi-junction) בעלי נצילות כפולה מהתאים המקובלים כיום בשוק.
כמות האנרגיה הפוטו-וולטאית המגיעה אל פני כדור הארץ בשעות ספורות יכולה לספק את צרכי החשמל של האנושות לשנה שלמה ופוטנציאל התחום נמצא איפוא רק בחיתוליו.
טכנולוגיות מרכזות (Concentrated Photo-Voltaics) עושות שימוש באופטיקה ומראות לריכוז אור השמש אל סוגי תאים פוטו-וולטאים שונים, חלקם עשויים מוליכים אחרים מסיליקון, כמו הגרמניום. בטכנולוגיה זאת נוצר חום, כתוצאה מן הריכוז, אשר מומר בחלק מן הטכנולוגיות לאנרגיה טרמית, בכדי לקרר את התאים להשגת נצילות מירבית.
צפוי כי פיתוחים חדשים יגדילו את נצילותם של התאים בשנים הקרובות והגברת הייצור ופיתוח שיטות ייצור יפחיתו את עלותם אף לאחר הירידה המשמעותית של השנים האחרונות. היעד אותו הציבה לעצמה התעשייה הפוטו-וולטאית להתחברות בעלויות ייצור החשמל באמצעות תחנות כח קונבנציונאליות (Grid-Parity) כבר הושג במספר מדינות וקרוב מאוד לכך במדינות רבות נוספות. בשל כך מעל ל – 60% מכלל ההספק העולמי המותקן של אנרגיה פוטו-וולטאית התווסף בשלוש השנים האחרונות.
מתקנים שלובי מבנה (Building Integrated Photo Voltaics) ופנלים סולאריים אלסטיים (Thinfilm) עתידים לשנות את עולם הבניה. הפנלים הסולאריים יכולים לשמש תחליף לחומרי בניה קיימים ובה בעת לייצר חשמל לצרכי השימוש במבנה ולהם תפקיד מרכזי בתורת הבניה הירוקה השואפת להקים מבנים ירוקים שהשימוש בהם אינו פולט מזהמים אל הסביבה (Zero Emission).
לישראל יתרון טבעי והיא נהנית מכמות קרינת שמש אשר כפולה בהשוואה לחלק ממדינות אירופה.
