可再生能源/太阳能光伏 (PV)
太阳能光伏电池将阳光直接转换为电能。“光伏”这个名称来源于将光子（光）转换为电压（电）的过程，因此得名光伏。这个过程被称为光伏效应。该过程最早由法国物理学家埃德蒙·贝克勒尔在 1839 年发现，他发现某些材料在暴露于光线下时会产生少量电流。后来，阿尔伯特·爱因斯坦对光电效应进行了数学描述，光伏技术正是基于此。第一个光伏组件是由贝尔实验室在 1954 年制造的，并且从 20 世纪 60 年代开始通过太空计划得到广泛应用。如今，这项技术不仅用于为计算器、手表和整个住宅供电，还用于为太空卫星和火星探测器供电。
太阳能电池由硅或其他半导体材料制成，这些材料也用于微电子工业。当光线照射到太阳能电池时，半导体材料中的原子会释放电子。当光子被光伏材料重新吸收时，它会将一个电子从其母原子中击出，从而导致原子电荷发生变化。为了使原子恢复到更稳定的构型，这个空位会被一个新的电子填补。在电路中，当电导体连接到正负两侧时，电子可以作为电流被捕获，然后可以使用。
以下光伏材料目前在地球上和卫星和航天器上都有使用
- 晶体硅
- 可能具有单晶或多晶性质。 c-Si
- 碲化镉
- 碲化镉 (CdTe) 是一种通过镉和碲反应生成的结晶物质。它既是一种太阳能电池材料，也被用作红外光学窗口。它通常与硫化镉层叠，以形成利用两种材料在界面处形成的 p-n 结的光伏太阳能电池。
- 非晶硅
- a-Si 已被用作光伏太阳能电池材料，用于需要很少能量的设备，例如袖珍计算器，a-Si 结构技术方面的改进也使其对大型太阳能电池的使用更具吸引力。在这里，它们的低固有效率至少在一定程度上可以通过它们的薄度来弥补 - 通过将多个薄膜电池叠放在一起，每个电池都经过调整以在特定频率的光线下很好地工作，可以实现更高的效率。这种方法不适用于 c-Si 电池。
- 铜铟镓硒
- (CIGS) 是一种半导体材料，是硒化铜铟 (通常缩写为“CIS”) 和硒化铜镓的固溶体。
- 微晶硅和微晶硅
- 微晶硅（也称为纳米晶硅）是非晶硅，但它包含小晶体，因此可以吸收更宽的光谱，同时增加结构灵活性。
- 有机光伏电池
- OPVC 使用有机电子学——涉及导电有机聚合物或小有机分子来吸收光传输电荷。有机分子的光吸收能力相当高，因此少量材料就可以吸收大量光子。与无机对应物相比，OPVC 的效率、稳定性和强度较低。
- 染料敏化太阳能电池
- DSSC 是一种低成本的薄膜太阳能电池。当光敏阳极和电解质（光电化学系统）结合时，它就会形成一种半导体材料。
最明显的优点是太阳能非常丰富，而且不像化石燃料那样会枯竭。到达地球的 89,000 兆瓦的阳光，大约是人类平均消耗的 15 兆瓦的 6000 倍。它在可再生能源中也具有最高的功率密度。它在使用过程中是无污染的，并且安装后几年不需要任何维护，因此初始安装后运营成本非常低。然而，虽然它在使用过程中是无污染的，但它确实会产生一些污染以管理最终废物。然而，与传统发电方式造成的污染相比，这微不足道，并且可以通过现有的污染控制和回收来管理。太阳能的明显缺点是，只能在白天发电，并且其产量会受到天气条件（阴天、下雨）的影响。虽然可以将白天多余的能量储存起来并在晚上使用，但将直流电转换为交流电确实会导致一些能量损失。
由于我们用于能源的许多主要资源，如煤炭和石油，都是不可持续的并且正在快速消失，因此可再生能源是一个有吸引力的选择，随着不可再生能源越来越稀缺，可再生能源技术变得越来越高效和廉价，可再生能源将得到发展。投资于太阳能电池板的资金仅仅是投资于核能的一小部分，因此随着更多投资和时间的推移，太阳能电池板肯定会得到很大的改进空间。考虑到我们目前消费的能量大约是可收获的免费能量的 6000 倍，即使我们只能获得其中一小部分能量，也会大大减少我们对能量的渴求
- 美国。美国能源部。太阳能光伏技术。网络。<http://www.nrel.gov/learning/re_photovoltaics.html>。
- 美国。美国国家航空航天局。光伏是如何工作的。网络。<http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2002/solarcells/>。