Задолго до того, как первый День Земли отмечался 22 апреля 1970 года, благодаря чему ученые стали лучше понимать окружающую среду и поддерживать ее, ученые сделали первые открытия в области солнечной энергии. Все началось с Эдмонда Беккереля, молодого физика, работающего во Франции, который в 1839 году наблюдал и открыл фотоэлектрический эффект - процесс, который создает напряжение или электрический ток при воздействии света или лучистой энергии. Несколько десятилетий спустя французский математик Огюстен Мушо был вдохновлен работой физика. Он начал регистрировать патенты на солнечные двигатели в 1860-х годах. Из Франции в США изобретатели были вдохновлены патентами математика и подали заявки на патенты на солнечные устройства еще в 1888 году.
Чарльз Фриттс установил первые солнечные панели на крыше Нью-Йорка в 1884 году. (Предоставлено Джоном Перлином) Сделайте легкий шаг назад к 1883 году, когда изобретатель из Нью-Йорка Чарльз Фриттс создал первый солнечный элемент, покрыв селен тонким слоем золота. Фритс сообщил, что селеновый модуль генерировал ток, «непрерывный, постоянный и обладающий значительной силой». Эта ячейка достигла коэффициента преобразования энергии от 1 до 2 процентов. Большинство современных солнечных элементов работают с КПД от 15 до 20 процентов. Итак, Фриттс создал солнечную батарею с низким уровнем воздействия, но все же это стало началом инноваций в области фотоэлектрических солнечных батарей в Америке. Названный в честь итальянского физика, химика и пионера в области электричества и энергетики, Алессандро Вольта, фотоэлектрический термин является более техническим термином для преобразования энергии света в электричество и используется взаимозаменяемо с термином фотоэлектрический.
«Устройство для использования солнечной лучистой энергии» Эдварда Уэстона, запатентованное 4 сентября 1888 года. (Патент США 389, 124) Лишь несколько лет спустя, в 1888 году, изобретатель Эдвард Уэстон получил два патента на солнечные элементы - Патент США 389, 124 и Патент США 389, 425. Для обоих патентов Уэстон предложил «преобразовать лучистую энергию, получаемую от солнца, в электрическую энергию или через электрическую энергию в механическую энергию». Световая энергия фокусируется через линзу (f) на солнечный элемент (а), «термобатарею» (электронное устройство, которое преобразует тепловую энергию в электрическую энергию), состоящее из полос разнородных металлов ». Свет нагревает солнечный элемент и приводит к высвобождению электронов и току. В этом случае свет создает тепло, которое создает электричество; это полная противоположность тому, как работает лампа накаливания, преобразуя электричество в тепло, которое затем генерирует свет.
В том же году русский ученый по имени Александр Столетов создал первый солнечный элемент на основе фотоэлектрического эффекта, когда свет падает на материал и высвобождаются электроны. Этот эффект впервые наблюдал немецкий физик Генрих Герц. В своем исследовании Герц обнаружил, что ультрафиолетовый свет создает больше энергии, чем видимый свет. Сегодня солнечные элементы используют фотоэлектрический эффект для преобразования солнечного света в энергию. В 1894 году американский изобретатель Мелвин Севери получил патенты 527 377 на «Устройство для монтажа и эксплуатации термобатарей» и 527 379 на «Устройство для выработки электроэнергии солнечным теплом». Оба патента были по существу ранними солнечными элементами, основанными на открытии фотоэлектрического эффекта. Первый генерировал «электричество в результате воздействия солнечного тепла на термоэлемент» и мог генерировать постоянный электрический ток во время ежедневных и ежегодных движений солнца, что избавляло любого от необходимости перемещать термобатарею в соответствии с движениями солнца. Второй патент Севери от 1889 года также был предназначен для использования солнечной тепловой энергии для производства электричества для тепла, света и энергии. «Сваи-термосы», или солнечные элементы, как мы их сегодня называем, были установлены на стандарт, позволяющий управлять ими как в вертикальном направлении, так и на поворотном столе, что позволяло им перемещаться в горизонтальной плоскости. «Комбинацией этих двух движений можно поддерживать лицо кучи напротив солнца в любое время дня и года», - говорится в патенте.
«Устройство для монтажа и эксплуатации термобатарей» Мелвина Л. Севери, запатентованное 9 октября 1894 г. (патент США 527 377) 
Мелвин Л. Севери «Устройство для выработки электроэнергии солнечным теплом», запатентованный 9 октября 1894 г. (патент США 527 379) Почти десятилетие спустя американский изобретатель Гарри Рейган получил патенты на тепловые батареи, которые являются конструкциями, используемыми для хранения и выделения тепловой энергии. Тепловая батарея была изобретена для сбора и хранения тепла благодаря большой массе, которая может нагреваться и выделять энергию. Он не накапливает электроэнергию, но «нагревает», однако сегодня системы используют эту технологию для выработки электроэнергии обычными турбинами. В 1897 году Рейган получил патент США 588, 177 на «применение солнечного тепла для термоаккумуляторов». В формуле изобретения Рейган сказал, что его изобретение включало «новую конструкцию устройства, в котором солнечные лучи используются для нагрева термостата. батареи, цель которых состоит в том, чтобы сконцентрировать солнечные лучи в фокусе и иметь один набор переходов термоаккумулятора в фокусе лучей, в то время как подходящие охлаждающие устройства применяются к другим соединениям упомянутого термоаккумулятора ». Его изобретение был средством для сбора, хранения и распределения солнечного тепла по мере необходимости.
«Применение солнечного тепла к термобатареям» Х.К. Рейгана, запатентованное 17 августа 1897 года (патент США 588, 177) В 1913 году Уильям Кобленц из Вашингтона, округ Колумбия, получил патент 1 077 219 на «тепловой генератор», представляющий собой устройство, использующее световые лучи «для генерации электрического тока такой мощности, чтобы выполнять полезную работу». Он также имел в виду изобретение иметь дешевую и прочную конструкцию. Хотя этот патент не был предназначен для солнечной панели, эти тепловые генераторы были изобретены либо для преобразования тепла непосредственно в электричество, либо для преобразования этой энергии в энергию для отопления и охлаждения.
«Тепловой генератор» У. В. Кобленца, запатентованный 28 октября 1913 г. (патент США 1 077 219) К 1950-м годам Bell Laboratories осознали, что полупроводниковые материалы, такие как кремний, более эффективны, чем селен. Им удалось создать солнечную батарею с КПД 6%. Изобретатели Дэрил Чапин, Кэлвин Фуллер и Джеральд Пирсон (введенные в Национальный зал славы изобретателей в 2008 году) были мозгами за кремниевой солнечной батареей в Bell Labs. Хотя это и считалось первым практическим устройством для преобразования солнечной энергии в электричество, для большинства людей оно все еще было слишком дорогостоящим. Кремниевые солнечные элементы дороги в производстве, и когда вы объединяете несколько элементов для создания солнечных панелей, это еще дороже для общественности. Университет Делавэра приписывают создание в 1973 году одного из первых солнечных зданий - «Солнечного». Строительство строилось на комбинации солнечной тепловой энергии и солнечной фотоэлектрической энергии. В здании не использовались солнечные батареи; вместо этого солнечная была интегрирована в крышу.
Д. М. Чапин и др. "Устройство для преобразования солнечной энергии", запатентованное 5 февраля 1957 г. (патент США 2780765) Примерно в это же время, в 1970-х годах, в США возник энергетический кризис. Конгресс принял Закон о научных исследованиях, разработках и демонстрации солнечной энергии 1974 года, и федеральное правительство взяло на себя обязательство более чем когда-либо «сделать солнечную энергию жизнеспособной и доступной и представить ее общественности». После дебюта «Солнечной энергии» люди увидели солнечную энергию. энергия как вариант для своих домов. В 1980-х годах рост замедлился из-за падения традиционных цен на энергоносители. Но в следующие десятилетия федеральное правительство стало больше заниматься исследованиями и разработками в области солнечной энергии, создавая гранты и налоговые льготы для тех, кто использовал солнечные системы. По данным Ассоциации солнечной энергетики, среднегодовой темп роста солнечной энергии в Соединенных Штатах за последние 10 лет составлял 50 процентов, в основном из-за налоговой льготы по инвестициям в солнечную энергию, введенной в 2006 году. расходы упали более чем на 70 процентов за последнее десятилетие.
Тем не менее, по крайней мере до недавнего времени, способ найти жизнеспособное и доступное энергетическое решение важнее, чем сделать солнечные элементы эстетически привлекательными или красивыми. Традиционные солнечные панели на американских крышах не совсем тонкие и не радуют глаз. Временами они были пристальным вниманием для соседей, и, конечно же, это было проблемой для ассоциаций домовладельцев, но выгоды для окружающей среды были существенными. Итак, где баланс? Сегодня компании стремятся к лучшему виду и передовым солнечным технологиям, таким как фотогальваника, применяемая в строительстве (BAPV). Этот тип незаметного солнечного элемента интегрирован в существующие черепицы или керамические и стеклянные фасады зданий.
Solus Engineering, Enpulz, Guardian Industries Corporation, SolarCity Corporation, United Solar Systems и Tesla (после слияния с SolarCity) получили патенты на солнечные элементы, которые намного более скромны, чем традиционные солнечные панели. Все патенты включают фотоэлектрические системы, которые преобразуют свет в электричество, используя полупроводниковые материалы, такие как кремний. Солнечные панели и солнечные технологии прошли долгий путь, поэтому эти запатентованные изобретения являются доказательством того, что технология все еще повышает свою эффективность и эстетику.
«Фотоэлектрическая черепица» корпорации SolarCity, запатентованная 26 июня 2018 года (патент США D 821 614) 
«Фотоэлектрическая галька», разработанная Объединенной солнечной корпорацией, запатентована 1 августа 1995 г. (патент США 5 437 735) 
«Фотоэлектрические системы и связанные с ними компоненты, которые используются в зданиях и / или связанных с ними методах» компании Guardian Industries Corp., запатентованная 1 декабря 2015 г. (патент США 9 202 958) 
«Создание интегрированной фотоэлектрической системы для черепичных крыш» корпорации SolarCity запатентовано 8 мая 2018 года (патент США 9 966 898) 
Компания Enpulz, ООО «Световой индикатор солнечной панели / декоративная система», запатентованная 1 января 2013 г. (патент США 8 344 240) 
Патент Solus Engineering «Черепица и родственные системы» запатентован 6 мая 2014 г. (патент США 8, 713, 861)
