Jauh sebelum Hari Bumi pertama dirayakan pada 22 April 1970, menghasilkan kesadaran tentang lingkungan dan dukungan untuk perlindungan lingkungan, para ilmuwan membuat penemuan pertama dalam energi surya. Semuanya dimulai dengan Edmond Becquerel, seorang fisikawan muda yang bekerja di Perancis, yang pada tahun 1839 mengamati dan menemukan efek fotovoltaik— suatu proses yang menghasilkan tegangan atau arus listrik ketika terkena cahaya atau energi radiasi. Beberapa dekade kemudian, ahli matematika Prancis Augustin Mouchot terinspirasi oleh karya fisikawan itu. Dia mulai mendaftarkan paten untuk mesin bertenaga surya di tahun 1860-an. Dari Prancis ke AS, penemu terinspirasi oleh paten ahli matematika dan mengajukan paten pada perangkat bertenaga surya pada awal 1888.
Charles Fritts memasang panel surya pertama di atap Kota New York pada tahun 1884. (Courtesy of John Perlin) Ambil langkah mundur ke 1883 ketika penemu New York Charles Fritts menciptakan sel surya pertama dengan melapis selenium dengan lapisan tipis emas. Fritts melaporkan bahwa modul selenium menghasilkan arus "yang kontinu, konstan, dan dengan kekuatan yang cukup besar." Sel ini mencapai tingkat konversi energi 1 hingga 2 persen. Sebagian besar sel surya modern bekerja pada efisiensi 15 hingga 20 persen. Jadi, Fritts menciptakan apa yang merupakan sel surya berdampak rendah, tapi tetap saja, itu adalah awal dari inovasi panel surya fotovoltaik di Amerika. Dinamai setelah fisikawan Italia, kimiawan dan pelopor listrik dan tenaga, Alessandro Volta, photovoltaic adalah istilah yang lebih teknis untuk mengubah energi cahaya menjadi listrik, dan digunakan secara bergantian dengan istilah fotolistrik.
Edward Weston "Peralatan untuk Pemanfaatan Energi Radiasi Matahari, " dipatenkan 4 September 1888. (US Patent 389.124) Hanya beberapa tahun kemudian pada tahun 1888, penemu Edward Weston menerima dua paten untuk sel surya - US Patent 389.124 dan US Patent 389.425. Untuk kedua paten, Weston mengusulkan, "untuk mengubah energi radiasi yang berasal dari matahari menjadi energi listrik, atau melalui energi listrik menjadi energi mekanik." Energi cahaya difokuskan melalui lensa (f) ke sel surya (a), "termopile (alat elektronik yang mengubah energi panas menjadi energi listrik) yang terdiri dari batang-batang logam yang berbeda. ”Cahaya memanaskan sel surya dan menyebabkan elektron dilepaskan dan arus mengalir. Dalam hal ini, cahaya menciptakan panas, yang menghasilkan listrik; ini adalah kebalikan dari cara bola lampu pijar bekerja, mengubah listrik menjadi panas yang kemudian menghasilkan cahaya.
Pada tahun yang sama, seorang ilmuwan Rusia bernama Aleksandr Stoletov menciptakan sel surya pertama berdasarkan efek fotolistrik, yaitu ketika cahaya jatuh pada suatu material dan elektron dilepaskan. Efek ini pertama kali diamati oleh fisikawan Jerman, Heinrich Hertz. Dalam penelitiannya, Hertz menemukan bahwa lebih banyak kekuatan diciptakan oleh sinar ultraviolet daripada cahaya tampak. Saat ini, sel surya menggunakan efek fotolistrik untuk mengubah sinar matahari menjadi daya. Pada tahun 1894, penemu Amerika Melvin Severy menerima paten 527.377 untuk "Peralatan untuk pemasangan dan mengoperasikan termopil" dan 527.379 untuk "Peralatan untuk menghasilkan listrik dengan panas matahari." Kedua paten pada dasarnya adalah sel surya awal berdasarkan penemuan efek fotolistrik. Yang pertama menghasilkan "listrik dengan aksi panas matahari di atas tumpukan termal" dan dapat menghasilkan arus listrik konstan selama pergerakan harian dan tahunan matahari, yang meringankan siapa pun dari keharusan untuk memindahkan termopil sesuai dengan pergerakan matahari. Paten kedua Severy dari tahun 1889 juga dimaksudkan untuk menggunakan energi panas matahari untuk menghasilkan listrik untuk panas, cahaya dan tenaga. “Tumpukan termos, ” atau sel surya seperti yang kita sebut sekarang, dipasang pada standar untuk memungkinkannya dikendalikan dalam arah vertikal maupun pada meja putar, yang memungkinkan mereka bergerak dalam bidang horizontal. "Dengan kombinasi dari dua gerakan ini, wajah tumpukan dapat dipertahankan berlawanan dengan matahari sepanjang waktu sepanjang hari dan sepanjang musim dalam setahun, " demikian bunyi paten tersebut.
Melvin L. Severy "Apparatus untuk Pemasangan dan Pengoperasian Thermopiles, " mematenkan 9 Oktober 1894 (Paten AS 527.377) 
Melvin L. Severy "Alat untuk Menghasilkan Listrik oleh Solar Heat, " dipatenkan 9 Oktober 1894 (US Patent 527.379) Hampir satu dekade kemudian, penemu Amerika Harry Reagan menerima paten untuk baterai termal, yang merupakan struktur yang digunakan untuk menyimpan dan melepaskan energi panas. Baterai termal diciptakan untuk mengumpulkan dan menyimpan panas dengan memiliki massa besar yang dapat memanaskan dan melepaskan energi. Itu tidak menyimpan listrik tetapi "panas, " sistem hari ini menggunakan teknologi ini untuk menghasilkan listrik dengan turbin konvensional. Pada tahun 1897, Reagan diberikan paten AS 588.177 untuk "aplikasi panas matahari ke baterai termo." Dalam klaim paten, Reagan mengatakan penemuannya termasuk "konstruksi baru peralatan di mana sinar matahari digunakan untuk memanaskan termo- baterai, objeknya adalah untuk memusatkan sinar matahari ke fokus dan memiliki satu set persimpangan termo-baterai pada fokus sinar, sementara perangkat pendingin yang sesuai diterapkan pada persimpangan lain dari termo-baterai tersebut. "Penemuannya adalah sarana untuk mengumpulkan, menyimpan, dan mendistribusikan panas matahari sesuai kebutuhan.
HC Reagan "Aplikasi Panas Matahari untuk Baterai Thermo, " dipatenkan 17 Agustus 1897 (US Patent 588.177) Pada tahun 1913, William Coblentz, dari Washington, DC, menerima paten 1.077.219 untuk "generator termal, " yang merupakan perangkat yang menggunakan sinar cahaya "untuk menghasilkan arus listrik dengan kapasitas seperti itu untuk melakukan pekerjaan yang bermanfaat." Penemuan untuk memiliki konstruksi yang murah dan kuat. Meskipun paten ini bukan untuk panel surya, generator termal ini diciptakan untuk mengubah panas langsung menjadi listrik atau mengubah energi itu menjadi daya untuk pemanasan dan pendinginan.
"Generator Panas" WW Coblentz, mematenkan 28 Oktober 1913 (Paten AS 1.077.219) Pada 1950-an, Bell Laboratories menyadari bahwa bahan semikonduktor seperti silikon lebih efisien daripada selenium. Mereka berhasil membuat sel surya yang efisien 6 persen. Penemu Daryl Chapin, Calvin Fuller, dan Gerald Pearson (dilantik ke National Inventor Hall of Fame pada 2008) adalah otak di balik sel surya silikon di Bell Labs. Sementara itu dianggap sebagai perangkat praktis pertama untuk mengubah energi matahari menjadi listrik, itu masih mahal bagi kebanyakan orang. Sel surya silikon mahal untuk diproduksi, dan ketika Anda menggabungkan banyak sel untuk membuat panel surya, itu bahkan lebih mahal untuk dibeli masyarakat. University of Delaware dikreditkan dengan menciptakan salah satu bangunan surya pertama, "Solar One, " pada tahun 1973. Konstruksi ini berjalan pada kombinasi tenaga surya termal dan tenaga fotovoltaik surya. Bangunan itu tidak menggunakan panel surya; alih-alih, matahari diintegrasikan ke dalam atap.
DM Chapin et al. "Solar Energy Converting Apparatus, " dipatenkan 5 Februari 1957 (US Patent 2.780.765) Sekitar waktu ini di tahun 1970-an krisis energi muncul di Amerika Serikat. Kongres meloloskan Undang-Undang Penelitian, Pengembangan, dan Demonstrasi Energi Matahari tahun 1974, dan pemerintah federal berkomitmen lebih dari sebelumnya "untuk membuat surya layak dan terjangkau dan memasarkannya kepada publik." Setelah debut "Solar One, " orang melihat matahari energi sebagai pilihan untuk rumah mereka. Pertumbuhan melambat pada 1980-an karena jatuhnya harga energi tradisional. Tetapi dalam dekade berikutnya, pemerintah federal lebih terlibat dengan penelitian dan pengembangan energi surya, menciptakan hibah dan insentif pajak bagi mereka yang menggunakan sistem tata surya. Menurut Asosiasi Industri Energi Matahari, solar telah memiliki tingkat pertumbuhan tahunan rata-rata 50 persen dalam 10 tahun terakhir di Amerika Serikat, sebagian besar disebabkan oleh Kredit Pajak Investasi Tenaga Surya yang diberlakukan pada tahun 2006. Instalasi surya juga lebih terjangkau sekarang karena pemasangan biaya turun lebih dari 70 persen dalam dekade terakhir.
Yang mengatakan, setidaknya sampai saat ini, sarana untuk menemukan solusi energi yang layak dan terjangkau lebih penting daripada membuat sel surya estetis atau menyenangkan. Panel surya tradisional di atap rumah Amerika tidak persis halus atau enak dipandang. Mereka telah menjadi pemandangan bagi tetangga di kali, dan tentu saja menyebalkan untuk asosiasi pemilik rumah untuk berurusan dengan, tetapi manfaat bagi lingkungan sangat besar. Jadi, di mana keseimbangannya? Saat ini, perusahaan berusaha untuk mencari teknologi surya yang lebih baik dan canggih, seperti photovoltaic bangunan-terapan (BAPV). Jenis sel surya diam-diam ini diintegrasikan ke dalam ubin atap atau fasad keramik dan kaca bangunan.
Solus Engineering, Enpulz, Guardian Industries Corporation, SolarCity Corporation, United Solar Systems, dan Tesla (setelah merger dengan SolarCity) semuanya telah mengeluarkan paten untuk sel surya yang jauh lebih bijaksana daripada panel surya tradisional. Semua paten menggabungkan sistem fotovoltaik, yang mengubah cahaya menjadi listrik menggunakan bahan semikonduktor seperti silikon. Panel surya dan teknologi surya telah berkembang pesat, jadi penemuan yang dipatenkan ini adalah bukti bahwa teknologi ini masih meningkatkan efisiensi dan estetika.
"Photovoltaic Roof Tile" milik SolarCity Corporation, dipatenkan 26 Juni 2018 (Paten AS D821.614) 
"Photo Shingle System" dari United Solar Systems Corporation, dipatenkan 1 Agustus 1995 (US Patent 5.437.735) 
"Sistem Fotovoltaik dan Komponen Terkait dari Guardian Industries Corp. yang Digunakan pada Bangunan dan / atau Metode Terkait, " dipatenkan 1 Desember 2015 (US Patent 9.202.958) 
SolarCity Corporation's "Membangun Sistem Fotovoltaik Terpadu untuk Atap Genteng, " dipatenkan 8 Mei 2018 (US Patent 9.966.898) 
Enpulz, LLC "Solar Panel Light Indicator / Decorative System, " dipatenkan 1 Januari 2013 (US Patent 8.344.240) 
"Ubin Atap dan Sistem Terkait Solus Engineering, " dipatenkan 6 Mei 2014 (Paten AS 8.713.861)
