阳光普照大地，数亿年的时间里积累了大量煤炭和油气资源，这些资源成为工业化时代推动社会发展的第一动力。在这之前，人们利用阳光下成长起来的草木作为燃料，从中提取能量为己所用。随着社会的发展，这两种能量来源都已无法满足现代文明发展的需求，人们希望从每天的阳光中直接取得生产生活所需要的能量，尝试探索用太阳光发电的技术，并取得了一定的成效。
太阳能光伏发电技术依据的是光电效应原理。光电效应是一种很重要且神奇的现象，最早由德国物理学家海因里希·鲁道夫·赫兹在1887年进行电磁波实验时观察到。后续的研究发现，普通光波对金属造成的光电效应很小，而且同样光照条件下，越具正电性的金属给出的光电效应越大。1902年，菲利普·莱纳德总结对光电效应现象的研究，发布了几个重要实验结果，包括阴极发射光电子能力与入射辐照度成正比、光电子最大动能与入射光频率有关等，这些光电效应的定量研究使他获得了1905年的诺贝尔物理学奖。著名物理学家爱因斯坦以量子物理理论完美解释了光电效应现象的物理原理，将人类对光的认知提升到新的高度，并因此于1921年被瑞典皇家科学院授予诺贝尔奖。
产生光电效应的原因在于光子与电子发生了相互作用。不仅金属材料，而且半导体材料受到光的照射，也会发生光子与电子之间的相互作用，这种作用产生的现象被称为光伏效应。严格来说，光伏效应与光电效应的基本原理是一致的，利用这种原理可以直接将光能转换为电能。
1954年，美国科学家皮尔松等开发出光电转换效率为6％的单晶硅光伏电池，后来人们继续探索效率更高的光电转换材料及光伏电池工艺，逐渐使光伏发电技术实用化。经过数十年的发展，光伏电池的应用已遍及人类社会的每一个角落，从电子计算器的电源到共享单车的智能管理器，从新型太阳能路灯到大规模光伏电厂，光伏电池已成为绿色低碳社会的重要组成部分。
在1979年之前光伏发电技术应用初期，产业发展缓慢，全球光伏电池年产量仅几百千瓦。此后，光伏电池技术的不断突破带动产业迅猛发展，世界光伏产业以每年超过30％的速度递增，成为发展速度最快的行业之一。
中国对光伏发电的研究始于1958年，在最初的几十年，中国光伏技术研究进展不大。20世纪末，中国政府开始重视太阳能利用技术，促进了光伏技术与产业的发展。进入21世纪以来，中国加速了扩大光伏产业生产能力的步伐，在2007年成为世界生产太阳能光伏电池最多的国家。之后，中国持续在光伏产业领域发力，在光伏发电应用方面遥遥领先于世界各国。