Солнечный элемент, любое устройство, которое непосредственно преобразует энергию света в электрическую энергию за счет фотоэлектрического эффекта. Подавляющее большинство солнечных элементов изготавливается из кремния — с ростом эффективности и снижением стоимости, поскольку материалы варьируются от аморфных (некристаллических) до поликристаллических и кристаллических (монокристаллических) форм кремния. В отличие от батарей или топливных элементов, солнечные батареи не используют химические реакции и не требуют топлива для производства электроэнергии, и, в отличие от электрогенераторов, они не имеют движущихся частей.
Солнечные батареи можно объединять в большие группы, называемые массивами. Эти массивы, состоящие из многих тысяч отдельных элементов, могут функционировать как центральные электростанции, преобразуя солнечный свет в электрическую энергию для распределения среди промышленных, коммерческих и жилых потребителей. Солнечные батареи гораздо меньших размеров, обычно называемые панелями солнечных элементов или просто солнечными панелями, устанавливаются домовладельцами на крышах домов для замены или дополнения традиционного электроснабжения. Панели солнечных батарей также используются для обеспечения электроэнергией во многих удаленных земных местах, где обычные источники электроэнергии либо недоступны, либо непомерно дороги для установки. Поскольку в них нет движущихся частей, нуждающихся в обслуживании, или топлива, которое необходимо пополнять, солнечные батареи обеспечивают энергией большинство космических установок — от спутников связи и метеорологических спутников до космических станций. (Однако солнечная энергия недостаточна для космических зондов, отправляемых к внешним планетам Солнечной системы или в межзвездное пространство, поскольку лучистая энергия рассеивается с расстоянием от Солнца). Солнечные батареи также используются в потребительских товарах, таких как электронные игрушки, карманные калькуляторы и портативные радиоприемники. Солнечные элементы, используемые в подобных устройствах, могут использовать как искусственный свет (например, от ламп накаливания или флуоресцентных ламп), так и солнечный свет.
Хотя общий объем производства фотоэлектрической энергии ничтожно мал, он, скорее всего, будет расти по мере сокращения запасов ископаемого топлива. На самом деле, расчеты, основанные на прогнозируемом мировом потреблении энергии к 2030 году, показывают, что глобальные потребности в энергии будут удовлетворены за счет солнечных панелей, работающих с КПД 20% и покрывающих лишь около 496 805 кв. км (191 817 кв. миль) поверхности Земли. Потребность в материалах будет огромной, но вполне осуществимой, поскольку кремний — второй по распространенности элемент в земной коре. Эти факторы заставили сторонников солнечной энергетики представить себе будущую «солнечную экономику», в которой практически все потребности человечества в энергии будут удовлетворяться за счет дешевого, чистого, возобновляемого солнечного света.
