빛에서 전력을 얻을수 있다는 이론은 1839년 프랑스의 물리학자 에드몬 베크렐(EDMOND BECQUEREL)이 전해액에 담근 은 전극에 빛을 비추니 적은 량의 전류가 흐르는 것을 처음으로 발견하였습니다.(광전효과)
1876년에는 독일의 물리학자 헤르츠(HEINRICH RUDOLF HERTZ)가 셀레늄(Selenium, Se)과 같은 금속에도 빛을 비추니 전류가 발생하는 현상이 관찰되어 이를 상세히 연구하게 되었습니다. 이를 바탕으로 셀레늄이나 아연화구리를 이용하여 만든 태양전지를 사진기의 노출계에 사용하였습니다. 이것이 태양전지의 실험의 시초입니다. 이 태양전지의  변환효율은 약 1% 정도였다고 합니다. (변환효율이란 태양전지에 흐르는 광에너지 중에서 몇 %를 전기에너지로 변환할 수 있는지를 나타내는 수치입니다.)
그 후 1905년 아인슈타인에 의하여 과학적으로 광전효과이론이 증명 되었고 그 기술은 계속 연구 발전되어 1954년 미국 벨(BELL) 연구소에서 Daryl Chapin 등의 연구원들이 처음으로 반도체결정 실리콘의 pn접합기술을 이용한 세계 최초의 결정질 실리콘 태양전지를 만드는데 성공하였습니다. 이 때의 태양광으로부터 전기에너지로 바뀌는 변환효율은 약 5% 전후였습니다. 이것이 에너지 혁명의 시발점이 되었으며  당시 사회에서 큰 화제가 되었습니다.
1954년 4월 26일자 뉴욕타임즈에 “모래의 성분(실리콘)으로부터 전기가 만들어지다. 무한한 태양에서 전기를 얻다” 라는 기사가 보도되어 많은 사람이 지구 원소의 절반을 차지하는 규소(실리콘)를이용하여 태양전지를 만든다는 사실에 주목했습니다.               
또한 그런 연구 성과가 그 당시 미국 NASA에서 개발 중이었던 인공위성의 전원으로 개발되는 계기가 되었습니다.(1958년 미국 우주선 보조전원으로 사용)
일반 지상용 태양전지의 개발은 1973년 일어난 오일 쇼크 사건를 계기로 에너지의 중요성을 실감한 미국과 유럽 그리고 일본에서 시작되었습니다.

1976년에는 RCA 연구소의 David Carlson 과 Christopher Wronski 에 의해 비정질(Amorphous) 실리콘 태양전지가 개발되어 실리콘 결정질보다 생산비용을 많이 낮추었습니다.

특히 최근에는 산화 티타늄을 이용한 염료감응 나노 입자 태양전지가 개발되어 투명하고 휠 수 있는 제품도 만들 수 있게 되었습니다.
이후 태양전지는 더 효율이 향상되고 그 면적은 대형화 되고 대량생산화로 가격은 낮아져 차세대 대체 에너지로 자리매김하고 있습니다.