La découverte des effets électriques de la lumière sur les semi-conducteurs est plus récente que celle de la photosynthèse et l'histoire est plus courte, mais les progrès récents ont été très importants.

En 1839, Antoine-César Becquerel (à ne pas confondre avec son petit-fils Antoine-Henri qui découvrit la radioactivité) constate les effets électriques que produisent les rayons solaires dans une pile constituée par des électrodes de platine et de cuivre oxydé plongeant dans une solution électrolytique acide. En 1877, W. G. Adams et R. E. Day découvrent l'effet photovoltaïque du sélénium.

Mais la recherche n'apporte plus rien pendant longtemps. En 1940, Adler, reprenant une idée émise par Garrison en 1923, étudie la tension de circuit ouvert d'une pile et sa variation en fonction de l'intensité d'illumination. R. S. Ohl décrit, en 1941, la première réalisation d'une jonction p-n dans le silicium, à effet photovoltaïque, mais il faut attendre 1955 pour que des chercheurs des Bell Telephone Laboratories (Etats-Unis), C. S. Fuller, G. L. Pearson et M. B. Prince, annoncent la mise au point d'une cellule dont le rendement de conversion énergétique (c'est-à-dire le rapport de l'énergie électrique produite sur l'énergie rayonnée incidente) atteint 6 %, marquant ainsi véritablement la naissance de la photopile solaire.

Par la suite, le développement des techniques utilisées dans l'industrie des semi-conducteurs (redresseurs et transistors) a permis d'améliorer la qualité des matériaux utilisés, des méthodes de fabrication et de l'organisation des piles photovoltaïques. Cette recherche est encouragée par la naissance de l'industrie spatiale qui cherche des solutions nouvelles pour alimenter ses satellites. Dès 1959, les Américains lancent un satellite Vanguard qui est alimenté par des piles photovoltaïques. Tous les grands laboratoires s'intéressent à cette nouvelle technologie, et, en 1960, M. Rodot et H. Valdman réalisent la première cellule photovoltaïque au Centre national de la recherche scientifique (C.N.R.S.).

Quelques années plus tard, en 1973-1974, en pleine crise pétrolière, on se précipite sur toutes les possibilités de remplacer le pétrole et les énergies fossiles. Parmi les énergies renouvelables envisagées, la production directe d'électricité par l'effet photovoltaïque est en bonne place. On disposait, en effet, de photopiles à base de silicium monocristallin d'assez bon rendement, héritées des applications spatiales, mais à un prix relativement élevé (il fallait compter 500 à 1 000 francs pour produire 1 watt sous le soleil de midi, ce qu'on appelle 1 watt-crête) et d'une productivité encore limitée. Il fallait donc fabriquer massivement des photopiles fiables à bon marché et de rendement acceptable. Le pari est gagné, les performances augmentent en flèche : 1 mégawatt-crête (= 1 000 000 watts) dès 1978 et 20 en 1985, pour atteindre 50 en 1992 : 50 millions de fois mieux en 20 ans.

De plus, l'essor de la microélectronique et des ordinateurs, qui utilisent également le silicium dans la fabrication des microprocesseurs (puces), contribue à la diminution du coût de ce matériau (d'un facteur 10 tous les six ou sept ans).

Des laboratoires de recherche proposent maintenant d'autres manières de construire les composants photovoltaïques et d'autres matériaux semi-conducteurs que le silicium : le choix peut être en effet extrêmement large si on se tourne vers les matériaux composés. De plus, on est expérimentalement encore souvent loin des rendements théoriques. Tout cela a stimulé la recherche, indépendamment des fluctuations du prix du pétrole, au niveau de l'enthousiasme des chercheurs et des ingénieurs, mais malheureusement pas au niveau des marchés.

d'après l'Encyclopedia Universalis