可再生能源/太陽能光伏 (PV)
太陽能光伏電池將陽光直接轉換為電能。“光伏”這個名稱來源於將光子（光）轉換為電壓（電）的過程，因此得名光伏。這個過程被稱為光伏效應。該過程最早由法國物理學家埃德蒙·貝克勒爾在 1839 年發現，他發現某些材料在暴露於光線下時會產生少量電流。後來，阿爾伯特·愛因斯坦對光電效應進行了數學描述，光伏技術正是基於此。第一個光伏元件是由貝爾實驗室在 1954 年製造的，並且從 20 世紀 60 年代開始透過太空計劃得到廣泛應用。如今，這項技術不僅用於為計算器、手錶和整個住宅供電，還用於為太空衛星和火星探測器供電。
太陽能電池由矽或其他半導體材料製成，這些材料也用於微電子工業。當光線照射到太陽能電池時，半導體材料中的原子會釋放電子。當光子被光伏材料重新吸收時，它會將一個電子從其母原子中擊出，從而導致原子電荷發生變化。為了使原子恢復到更穩定的構型，這個空位會被一個新的電子填補。在電路中，當電導體連線到正負兩側時，電子可以作為電流被捕獲，然後可以使用。
以下光伏材料目前在地球上和衛星和航天器上都有使用
- 晶體矽
- 可能具有單晶或多晶性質。 c-Si
- 碲化鎘
- 碲化鎘 (CdTe) 是一種透過鎘和碲反應生成的結晶物質。它既是一種太陽能電池材料，也被用作紅外光學視窗。它通常與硫化鎘層疊，以形成利用兩種材料在介面處形成的 p-n 結的光伏太陽能電池。
- 非晶矽
- a-Si 已被用作光伏太陽能電池材料，用於需要很少能量的裝置，例如袖珍計算器，a-Si 結構技術方面的改進也使其對大型太陽能電池的使用更具吸引力。在這裡，它們的低固有效率至少在一定程度上可以透過它們的薄度來彌補 - 透過將多個薄膜電池疊放在一起，每個電池都經過調整以在特定頻率的光線下很好地工作，可以實現更高的效率。這種方法不適用於 c-Si 電池。
- 銅銦鎵硒
- (CIGS) 是一種半導體材料，是硒化銅銦 (通常縮寫為“CIS”) 和硒化銅鎵的固溶體。
- 微晶矽和微晶矽
- 微晶矽（也稱為奈米晶矽）是非晶矽，但它包含小晶體，因此可以吸收更寬的光譜，同時增加結構靈活性。
- 有機光伏電池
- OPVC 使用有機電子學——涉及導電有機聚合物或小有機分子來吸收光傳輸電荷。有機分子的光吸收能力相當高，因此少量材料就可以吸收大量光子。與無機對應物相比，OPVC 的效率、穩定性和強度較低。
- 染料敏化太陽能電池
- DSSC 是一種低成本的薄膜太陽能電池。當光敏陽極和電解質（光電化學系統）結合時，它就會形成一種半導體材料。
最明顯的優點是太陽能非常豐富，而且不像化石燃料那樣會枯竭。到達地球的 89,000 兆瓦的陽光，大約是人類平均消耗的 15 兆瓦的 6000 倍。它在可再生能源中也具有最高的功率密度。它在使用過程中是無汙染的，並且安裝後幾年不需要任何維護，因此初始安裝後運營成本非常低。然而，雖然它在使用過程中是無汙染的，但它確實會產生一些汙染以管理最終廢物。然而，與傳統發電方式造成的汙染相比，這微不足道，並且可以透過現有的汙染控制和回收來管理。太陽能的明顯缺點是，只能在白天發電，並且其產量會受到天氣條件（陰天、下雨）的影響。雖然可以將白天多餘的能量儲存起來並在晚上使用，但將直流電轉換為交流電確實會導致一些能量損失。
由於我們用於能源的許多主要資源，如煤炭和石油，都是不可持續的並且正在快速消失，因此可再生能源是一個有吸引力的選擇，隨著不可再生能源越來越稀缺，可再生能源技術變得越來越高效和廉價，可再生能源將得到發展。投資於太陽能電池板的資金僅僅是投資於核能的一小部分，因此隨著更多投資和時間的推移，太陽能電池板肯定會得到很大的改進空間。考慮到我們目前消費的能量大約是可收穫的免費能量的 6000 倍，即使我們只能獲得其中一小部分能量，也會大大減少我們對能量的渴求
- 美國。美國能源部。太陽能光伏技術。網路。<http://www.nrel.gov/learning/re_photovoltaics.html>。
- 美國。美國國家航空航天局。光伏是如何工作的。網路。<http://science.nasa.gov/science-news/science-at-nasa/2002/solarcells/>。