Fotowoltaika to bezpośrednia konwersja światła w energię elektryczną na poziomie atomowym. Niektóre materiały wykazują właściwość zwaną efektem fotoelektrycznym, która powoduje, że pochłaniają one fotony światła i uwalniają elektrony. Po wychwyceniu tych wolnych elektronów powstaje prąd elektryczny, który można wykorzystać jako elektryczność.

Efekt fotoelektryczny został po raz pierwszy odnotowany przez francuskiego fizyka Edmunda Bequerela w 1839 roku, który odkrył, że niektóre materiały wytwarzają niewielkie ilości prądu elektrycznego pod wpływem światła. W 1905 roku Albert Einstein opisał naturę światła i efekt fotoelektryczny, na którym opiera się technologia fotowoltaiczna, za co później zdobył nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Pierwszy moduł fotowoltaiczny został zbudowany przez Bell Laboratories w 1954 roku. Został zakwalifikowany jako bateria słoneczna i był głównie ciekawostką, ponieważ był zbyt drogi, aby mógł być szeroko stosowany. W latach sześćdziesiątych, przemysł kosmiczny zaczął po raz pierwszy poważnie wykorzystywać tę technologię do zasilania statków kosmicznych. Dzięki programom kosmicznym technologia rozwinęła się, jej niezawodność została potwierdzona, a koszty zaczęły spadać. Podczas kryzysu energetycznego w latach 70. XX wieku, technologia fotowoltaiczna zyskała uznanie jako źródło energii do zastosowań również na ziemi.