Πολύ πριν από την πρώτη Γη γιορτάστηκε στις 22 Απριλίου 1970, δημιουργώντας ευαισθητοποίηση για το περιβάλλον και υποστήριξη για την προστασία του περιβάλλοντος, οι επιστήμονες κάνοντας τις πρώτες ανακαλύψεις στην ηλιακή ενέργεια. Όλα ξεκίνησαν με τον Edmond Becquerel, έναν νεαρό φυσικό που εργάζεται στη Γαλλία, ο οποίος το 1839 παρατήρησε και ανακάλυψε το φωτοβολταϊκό φαινόμενο - μια διαδικασία που παράγει τάση ή ηλεκτρικό ρεύμα όταν εκτίθεται σε ενέργεια φωτός ή ακτινοβολίας. Λίγες δεκαετίες αργότερα, ο γάλλος μαθηματικός Augustin Mouchot εμπνεύστηκε από το έργο του φυσικού. Ξεκίνησε την εγγραφή διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας για ηλιακούς κινητήρες τη δεκαετία του 1860. Από τη Γαλλία στις ΗΠΑ, οι εφευρέτες εμπνεύστηκαν από τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας του μαθηματικού και κατέθεσαν διπλώματα ευρεσιτεχνίας για ηλιακές συσκευές ήδη από το 1888.
Ο Charles Fritts εγκατέστησε τα πρώτα ηλιακά πάνελ στην οροφή της Νέας Υόρκης το 1884. (Ευγενική προσφορά του John Perlin) Κάντε ένα ελαφρύ βήμα πίσω στο 1883 όταν ο εφευρέτης της Νέας Υόρκης Charles Fritts δημιούργησε το πρώτο ηλιακό κύτταρο καλύπτοντας το σελήνιο με ένα λεπτό στρώμα χρυσού. Ο Fritts ανέφερε ότι η μονάδα σεληνίου παρήγαγε ένα ρεύμα "που είναι συνεχές, σταθερό και με μεγάλη δύναμη". Αυτό το κύτταρο πέτυχε ρυθμό μετατροπής ενέργειας 1 έως 2%. Τα περισσότερα σύγχρονα ηλιακά κύτταρα λειτουργούν με απόδοση 15-20%. Έτσι, ο Fritts δημιούργησε το φωτοβολταϊκό κύτταρο χαμηλού αντίκτυπου, αλλά ήταν η αρχή της καινοτομίας των φωτοβολταϊκών ηλιακών συλλεκτών στην Αμερική. Ονομάστηκε από τον Ιταλό φυσικό, χημικό και πρωτοπόρο της ηλεκτρικής ενέργειας και της ενέργειας, Alessandro Volta, φωτοβολταϊκά είναι ο πιο τεχνικός όρος για τη μετατροπή της φωτεινής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια και χρησιμοποιείται εναλλακτικά με τον όρο φωτοηλεκτρική.
Η συσκευή του Edward Weston "Η χρήση της ηλιακής ακτινοβολίας ενέργειας", κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 4 Σεπτεμβρίου 1888. (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 389, 124) Λίγα μόλις χρόνια αργότερα το 1888, ο εφευρέτης Edward Weston έλαβε δύο διπλώματα ευρεσιτεχνίας για ηλιακά κύτταρα - το Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 389, 124 και το Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 389, 425. Και για τα δύο διπλώματα ευρεσιτεχνίας, η Weston πρότεινε "να μετατρέψει την ακτινοβολούμενη ενέργεια που προέρχεται από τον ήλιο σε ηλεκτρική ενέργεια ή μέσω ηλεκτρικής ενέργειας σε μηχανική ενέργεια." Η φωτεινή ενέργεια εστιάζεται μέσω ενός φακού (f) στο ηλιακό στοιχείο (α) (μια ηλεκτρονική συσκευή που μετατρέπει τη θερμική ενέργεια σε ηλεκτρική ενέργεια) που αποτελείται από ράβδους ανόμοιων μετάλλων. "Το φως θερμαίνει το ηλιακό στοιχείο και προκαλεί την απελευθέρωση ηλεκτρονίων και την ροή του ρεύματος. Στην περίπτωση αυτή, το φως δημιουργεί θερμότητα, η οποία δημιουργεί ηλεκτρική ενέργεια. αυτό είναι το ακριβές όπισθεν του τρόπου λειτουργίας ενός λαμπτήρα πυρακτώσεως, μετατρέποντας το ηλεκτρικό ρεύμα σε θερμότητα που στη συνέχεια παράγει φως.
Την ίδια χρονιά, ένας Ρώσος επιστήμονας με το όνομα Aleksandr Stoletov δημιούργησε το πρώτο ηλιακό κύτταρο με βάση το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο, το οποίο είναι όταν πέφτει το φως σε ένα υλικό και απελευθερώνονται ηλεκτρόνια. Το φαινόμενο αυτό παρατηρήθηκε για πρώτη φορά από έναν Γερμανό φυσικό, τον Heinrich Hertz. Στην έρευνά του, ο Hertz ανακάλυψε ότι περισσότερη δύναμη δημιούργησε το υπεριώδες φως από το ορατό φως. Σήμερα, τα ηλιακά κύτταρα χρησιμοποιούν το φωτοηλεκτρικό φαινόμενο για να μετατρέψουν το ηλιακό φως σε ενέργεια. Το 1894, ο Αμερικανός εφευρέτης Melvin Severy έλαβε διπλώματα ευρεσιτεχνίας 527.377 για μια "Συσκευή για την τοποθέτηση και τη λειτουργία θερμοπυρήνων" και 527.379 για μια "Συσκευή για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας από ηλιακή θερμότητα". Και τα δύο διπλώματα ευρεσιτεχνίας ήταν ουσιαστικά πρώιμα ηλιακά κύτταρα με βάση την ανακάλυψη του φωτοηλεκτρικού αποτελέσματος. Το πρώτο που παράγει "ηλεκτρική ενέργεια από τη δράση της ηλιακής θερμότητας σε ένα θερμικό πασσάλων" και θα μπορούσε να παράγει ένα σταθερό ηλεκτρικό ρεύμα κατά τη διάρκεια των καθημερινών και ετήσιων κινήσεων του ήλιου, που ανακουφίζουν τον καθένα από το να μετακινήσει το θερμοπύλη σύμφωνα με τις κινήσεις του ήλιου. Το δεύτερο δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του Severy από το 1889 προοριζόταν επίσης για τη χρήση της θερμικής ενέργειας του ήλιου για την παραγωγή ηλεκτρισμού για θερμότητα, φωτισμό και ενέργεια. Οι "θερμοστοιχείοι" ή τα ηλιακά κύτταρα, όπως τις ονομάζουμε σήμερα, τοποθετήθηκαν σε ένα πρότυπο που τους επέτρεπε να ελέγχονται στην κατακόρυφη κατεύθυνση καθώς και σε ένα περιστρεφόμενο δίσκο, το οποίο τους επέτρεπε να κινούνται σε οριζόντιο επίπεδο. "Με το συνδυασμό αυτών των δύο κινήσεων, το πρόσωπο του σωρού μπορεί να διατηρηθεί απέναντι από τον ήλιο όλες τις ώρες της ημέρας και όλες τις εποχές του χρόνου", αναφέρει το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας.
Οι συσκευές "Mounting and Operating Thermopiles" της Melvin L. Severy, κατοχυρωμένες με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 9 Οκτωβρίου 1894 (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 527, 377) 
Η συσκευή Melvin L. Severy "Παρασκευή ηλεκτρικής ενέργειας από ηλιακή θερμότητα", κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 9 Οκτωβρίου 1894 (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 527, 379) Σχεδόν μια δεκαετία αργότερα, ο Αμερικανός εφευρέτης Harry Reagan έλαβε διπλώματα ευρεσιτεχνίας για τις θερμικές μπαταρίες, οι οποίες είναι δομές που χρησιμοποιούνται για την αποθήκευση και την απελευθέρωση της θερμικής ενέργειας. Η θερμική μπαταρία εφευρέθηκε για να συλλέγει και να αποθηκεύει θερμότητα έχοντας μια μεγάλη μάζα που μπορεί να θερμαίνει και να απελευθερώνει ενέργεια. Δεν αποθηκεύει ηλεκτρική ενέργεια αλλά "θερμότητα", ωστόσο, τα συστήματα σήμερα χρησιμοποιούν αυτή την τεχνολογία για να παράγουν ηλεκτρική ενέργεια από συμβατικούς στρόβιλους. Το 1897, ο Reagan έλαβε το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 588, 177 για την "εφαρμογή ηλιακής θερμότητας σε θερμικές μπαταρίες." Στις αξιώσεις του διπλώματος ευρεσιτεχνίας, ο Reagan ανέφερε ότι η εφεύρεσή του περιελάμβανε "μια νέα κατασκευή συσκευής στην οποία χρησιμοποιούνται οι ακτίνες του ήλιου για θέρμανση, με σκοπό να συγκεντρωθούν οι ακτίνες του ήλιου σε μια εστίαση και να υπάρχει ένα σύνολο ζευγών μιας θερμο-μπαταρίας στην εστία των ακτίνων, ενώ κατάλληλες συσκευές ψύξης εφαρμόζονται στις άλλες συνδέσεις της εν λόγω θερμο-μπαταρίας. "Η εφεύρεσή του ήταν ένας τρόπος συλλογής, αποθήκευσης και διανομής της ηλιακής θερμότητας όπως ήταν απαραίτητο.
Το HC Reagan "Η εφαρμογή της ηλιακής θερμότητας στις θερμικές μπαταρίες", κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 17 Αυγούστου 1897 (ευρεσιτεχνία ΗΠΑ 588, 177) Το 1913, ο William Coblentz, της Ουάσιγκτον, DC, έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας 1.077.219 για μια "θερμική γεννήτρια", μια συσκευή που χρησιμοποίησε τις "ακτίνες φωτός" για να παράγει ένα ηλεκτρικό ρεύμα τέτοιας ικανότητας για να κάνει χρήσιμη δουλειά. εφεύρεση να έχει φτηνή και ισχυρή κατασκευή. Αν και αυτό το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας δεν αφορά ένα ηλιακό πάνελ, αυτές οι θερμικές γεννήτριες εφευρέθηκαν είτε για τη μετατροπή της θερμότητας απευθείας σε ηλεκτρική ενέργεια είτε για τη μετατροπή αυτής της ενέργειας σε ενέργεια για θέρμανση και ψύξη.
WW Coblentz's "Thermal Generator", κατοχυρωμένη με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 28 Οκτωβρίου 1913 (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 1.077.219) Μέχρι τη δεκαετία του 1950, τα Bell Laboratories αντιλήφθηκαν ότι τα ημιαγώγιμα υλικά όπως το πυρίτιο ήταν πιο αποτελεσματικά από το σελήνιο. Κατάφεραν να δημιουργήσουν ένα ηλιακό κύτταρο που ήταν 6% αποδοτικό. Οι εφευρέτες Daryl Chapin, Calvin Fuller και Gerald Pearson (που εισήχθησαν στην Εθνική αίθουσα εφευρέσεων της φήμης το 2008) ήταν οι εγκέφαλοι πίσω από το ηλιακό κύτταρο πυριτίου Bell Labs. Ενώ θεωρήθηκε η πρώτη πρακτική συσκευή μετατροπής της ηλιακής ενέργειας σε ηλεκτρική ενέργεια, εξακολουθούσε να είναι δαπανηρή για τους περισσότερους ανθρώπους. Τα ηλιακά κύτταρα πυριτίου είναι ακριβά για την παραγωγή και όταν συνδυάζετε πολλαπλά κελιά για να δημιουργήσετε ένα ηλιακό πάνελ, είναι ακόμα πιο ακριβά για το κοινό να αγοράσει. Το Πανεπιστήμιο του Delaware πιστώνεται με τη δημιουργία ενός από τα πρώτα ηλιακά κτίρια, "Solar One", το 1973. Η κατασκευή πραγματοποιήθηκε με συνδυασμό ηλιακής θερμικής και ηλιακής φωτοβολταϊκής ενέργειας. Το κτίριο δεν χρησιμοποίησε ηλιακούς συλλέκτες. Αντίθετα, ο ηλιακός ήταν ενσωματωμένος στην ταράτσα.
Το DM Chapin et αϊ "Apparatus Μετατροπής Ηλιακής Ενέργειας", κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 5 Φεβρουαρίου 1957 (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 2, 780, 765) Ήταν γύρω από αυτή τη φορά στη δεκαετία του '70 που προέκυψε μια ενεργειακή κρίση στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το Κογκρέσο ψήφισε το νόμο για την έρευνα, την ανάπτυξη και την επίδειξη της ηλιακής ενέργειας το 1974 και η ομοσπονδιακή κυβέρνηση δεσμεύτηκε περισσότερο από ποτέ να «κάνει την ηλιακή ενέργεια βιώσιμη και οικονομικά προσιτή και να την διαθέσει στο κοινό.» Μετά το ντεμπούτο του Solar One, ενέργεια ως επιλογή για τα σπίτια τους. Η ανάπτυξη επιβραδύνθηκε τη δεκαετία του 1980 λόγω της μείωσης των παραδοσιακών τιμών της ενέργειας. Αλλά τις επόμενες δεκαετίες, η ομοσπονδιακή κυβέρνηση ασχολήθηκε περισσότερο με την έρευνα και την ανάπτυξη της ηλιακής ενέργειας, δημιουργώντας επιχορηγήσεις και φορολογικά κίνητρα για όσους χρησιμοποιούσαν ηλιακά συστήματα. Σύμφωνα με την Ένωση Βιομηχανιών Ηλιακής Ενέργειας, η ηλιακή ενέργεια είχε μέσο ετήσιο ρυθμό ανάπτυξης 50 τοις εκατό κατά τα τελευταία 10 χρόνια στις Ηνωμένες Πολιτείες, κυρίως λόγω της Φορολογικής Πιστοποίησης για την Επένδυση της Solar που εγκρίθηκε το 2006. Η εγκατάσταση της ηλιακής ενέργειας είναι επίσης πιο προσιτή τώρα, το κόστος μειώθηκε πάνω από 70 τοις εκατό κατά την τελευταία δεκαετία.
Τούτου λεχθέντος, τουλάχιστον μέχρι πρόσφατα, τα μέσα για την εξεύρεση βιώσιμης και οικονομικά προσιτής ενεργειακής λύσης είναι πιο σημαντικό από το να κάνουμε τα ηλιακά κύτταρα αισθητικά ευχάριστα ή όμορφα. Τα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ στις αμερικανικές στέγες δεν είναι ακριβώς λεπτές ή ευχάριστες στο μάτι. Ήταν μια ματιά για τους γείτονες κατά περιόδους, και σίγουρα ένας πόνος για τις ενώσεις ιδιοκτήτες σπιτιού να ασχοληθεί με, αλλά τα οφέλη για το περιβάλλον είναι σημαντικά. Έτσι, πού είναι η ισορροπία; Σήμερα, οι εταιρείες επιδιώκουν την καλύτερη εμφάνιση και την προηγμένη ηλιακή τεχνολογία, όπως η οικοδομική φωτοβολταϊκή (BAPV). Αυτός ο τύπος διακριτικού ηλιακού στοιχείου ενσωματώνεται σε υπάρχοντα κεραμίδια ή σε κεραμικές και γυάλινες προσόψεις κτιρίων.
Η Solus Engineering, η Enpulz, η Guardian Industries Corporation, η SolarCity Corporation, η United Solar Systems και η Tesla (μετά τη συγχώνευσή τους με την SolarCity) έχουν εκδώσει διπλώματα ευρεσιτεχνίας για ηλιακά κύτταρα τα οποία είναι πολύ πιο διακριτικά από τα παραδοσιακά ηλιακά πάνελ. Όλα τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας ενσωματώνουν φωτοβολταϊκά συστήματα, τα οποία μετασχηματίζουν το φως σε ηλεκτρισμό χρησιμοποιώντας ημιαγώγιμα υλικά όπως το πυρίτιο. Οι ηλιακοί συλλέκτες και η ηλιακή τεχνολογία έχουν προχωρήσει πολύ, έτσι αυτές οι κατοχυρωμένες με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας εφευρέσεις αποδεικνύουν ότι η τεχνολογία βελτιώνει ακόμα περισσότερο την αποτελεσματικότητα και την αισθητική της.
Το "Φωτοβολταϊκό Πλακάκι Στέγης" της SolarCity Corporation, το οποίο κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 26 Ιουνίου 2018 (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ D821.614) 
Το "Solar Photovoltaic Shingle System" της United Solar Systems Corporation, που κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την 1η Αυγούστου 1995 (US Patent 5, 437, 735) 
Guardian Industries Corp. "Φωτοβολταϊκά συστήματα και συναφή συστατικά που χρησιμοποιούνται σε κτίρια και / ή συναφείς μεθόδους", κατοχυρωμένα με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την 1η Δεκεμβρίου 2015 (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 9.202.958) 
Το "Ολοκληρωμένο Φωτοβολταϊκό Σύστημα Οικοδομικών Στεγών" της SolarCity Corporation, το οποίο κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 8 Μαΐου 2018 (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 9.966.898) 
Enpulz, LLC "Δείκτης Φωτισμού Ηλιακού Πίνακα / Διακοσμητικό Σύστημα", κατοχυρωμένο με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας την 1η Ιανουαρίου 2013 (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 8, 344, 240) 
Τα "Πλακάκια Στέγης και Συναφή Συστήματα" της Solus Engineering, που κατοχυρώθηκε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας στις 6 Μαΐου 2014 (Δίπλωμα Ευρεσιτεχνίας ΗΠΑ 8.713.861)
