Lange bevor der erste Tag der Erde am 22. April 1970 gefeiert wurde, um Bewusstsein für die Umwelt zu schaffen und den Umweltschutz zu unterstützen, machten Wissenschaftler die ersten Entdeckungen in der Solarenergie. Alles begann mit Edmond Becquerel, einem jungen in Frankreich tätigen Physiker, der 1839 den photovoltaischen Effekt beobachtete und entdeckte - ein Prozess, der eine Spannung oder elektrischen Strom erzeugt, wenn er Licht oder Strahlungsenergie ausgesetzt wird. Wenige Jahrzehnte später ließ sich der französische Mathematiker Augustin Mouchot von der Arbeit des Physikers inspirieren. In den 1860er Jahren meldete er Patente für solarbetriebene Motoren an. Von Frankreich bis in die USA ließen sich Erfinder von den Patenten des Mathematikers inspirieren und meldeten bereits 1888 Patente für solarbetriebene Geräte an.
Charles Fritts installierte 1884 die ersten Sonnenkollektoren auf dem Dach von New York City. (Mit freundlicher Genehmigung von John Perlin) Machen Sie einen kleinen Schritt zurück in das Jahr 1883, als der New Yorker Erfinder Charles Fritts die erste Solarzelle schuf, indem er Selen mit einer dünnen Goldschicht überzog. Fritts berichtete, dass das Selenmodul einen Strom erzeugt, der „kontinuierlich, konstant und von erheblicher Kraft ist“. Diese Zelle erreichte eine Energieumwandlungsrate von 1 bis 2 Prozent. Die meisten modernen Solarzellen arbeiten mit einem Wirkungsgrad von 15 bis 20 Prozent. So schuf Fritts eine Solarzelle mit geringen Auswirkungen, aber dennoch war dies der Beginn der Innovation von Photovoltaik-Solarmodulen in Amerika. Die Photovoltaik, benannt nach dem italienischen Physiker, Chemiker und Pionier der Elektrizität und Energie, Alessandro Volta, ist die technischere Bezeichnung für die Umwandlung von Lichtenergie in Elektrizität und wird synonym mit der Bezeichnung fotoelektrisch verwendet.
Edward Westons "Apparatus for Utilating Solar Radiant Energy", patentiert am 4. September 1888. (US-Patent 389, 124) Nur wenige Jahre später, im Jahr 1888, erhielt der Erfinder Edward Weston zwei Patente für Solarzellen - das US-Patent 389.124 und das US-Patent 389.425. Für beide Patente schlug Weston vor, "Strahlungsenergie, die von der Sonne stammt, in elektrische Energie oder durch elektrische Energie in mechanische Energie umzuwandeln". Lichtenergie wird über eine Linse (f) auf die Solarzelle (a), "eine Thermosäule", fokussiert (ein elektronisches Gerät, das Wärmeenergie in elektrische Energie umwandelt), das aus Stäben unterschiedlicher Metalle besteht. “Das Licht erwärmt die Solarzelle und bewirkt, dass Elektronen freigesetzt werden und Strom fließt. In diesem Fall erzeugt Licht Wärme, die Elektrizität erzeugt. Dies ist die genaue Umkehrung der Funktionsweise einer Glühbirne, die Strom in Wärme umwandelt, die dann Licht erzeugt.
Im selben Jahr schuf ein russischer Wissenschaftler namens Aleksandr Stoletov die erste Solarzelle auf der Grundlage des photoelektrischen Effekts, bei dem Licht auf ein Material fällt und Elektronen freigesetzt werden. Dieser Effekt wurde erstmals von einem deutschen Physiker, Heinrich Hertz, beobachtet. In seiner Forschung entdeckte Hertz, dass durch ultraviolettes Licht mehr Leistung erzeugt wird als durch sichtbares Licht. Solarzellen nutzen heute den photoelektrischen Effekt, um Sonnenlicht in Strom umzuwandeln. 1894 erhielt der amerikanische Erfinder Melvin Severy die Patente 527, 377 für eine "Vorrichtung zum Montieren und Betreiben von Thermopiles" und 527, 379 für eine "Vorrichtung zum Erzeugen von Elektrizität durch Sonnenwärme". Beide Patente waren im Wesentlichen frühe Solarzellen, die auf der Entdeckung des photoelektrischen Effekts beruhten. Der erste erzeugte „Elektrizität durch die Einwirkung von Sonnenwärme auf einen Thermopile“ und konnte während der täglichen und jährlichen Bewegungen der Sonne einen konstanten elektrischen Strom erzeugen, der es jedem erleichterte, die Thermosäule gemäß den Bewegungen der Sonne bewegen zu müssen. Severys zweites Patent aus dem Jahr 1889 war auch dafür gedacht, die Wärmeenergie der Sonne zur Erzeugung von Strom für Wärme, Licht und Strom zu nutzen. Die „Thermospfähle“ oder Solarzellen, wie wir sie heute nennen, wurden auf einem Standard montiert, damit sie sowohl in vertikaler Richtung als auch auf einem Drehteller gesteuert werden können, sodass sie sich in einer horizontalen Ebene bewegen können. „Durch die Kombination dieser beiden Bewegungen kann das Gesicht des Pfahls zu jeder Tages- und Jahreszeit der Sonne gegenüber gehalten werden“, heißt es in dem Patent.
Melvin L. Severys "Vorrichtung zum Montieren und Betreiben von Thermopiles", patentiert am 9. Oktober 1894 (US-Patent 527, 377) 
Melvin L. Severys "Vorrichtung zur Stromerzeugung durch Sonnenwärme", patentiert am 9. Oktober 1894 (US-Patent 527, 379) Fast ein Jahrzehnt später erhielt der amerikanische Erfinder Harry Reagan Patente für Wärmebatterien, die zur Speicherung und Freisetzung von Wärmeenergie verwendet werden. Die Wärmebatterie wurde erfunden, um Wärme zu sammeln und zu speichern, indem sie eine große Masse aufweist, die sich erwärmen und Energie abgeben kann. Es speichert keinen Strom, sondern „Wärme“. Heutzutage nutzen Systeme diese Technologie, um mit herkömmlichen Turbinen Strom zu erzeugen. Im Jahr 1897 erhielt Reagan das US-Patent 588.177 für die "Anwendung von Sonnenwärme auf Thermobatterien". In den Patentansprüchen erwähnte Reagan, dass seine Erfindung "eine neuartige Konstruktion einer Vorrichtung einschließt, bei der die Sonnenstrahlen zum Erwärmen von Thermobatterien verwendet werden. Batterien, wobei die Aufgabe darin besteht, die Sonnenstrahlen auf einen Brennpunkt zu konzentrieren und einen Satz von Übergängen einer Thermobatterie im Brennpunkt der Strahlen zu haben, während geeignete Kühlvorrichtungen auf die anderen Übergänge der Thermobatterie angewendet werden. ”Seine Erfindung war ein Mittel zum Sammeln, Speichern und Verteilen von Sonnenwärme nach Bedarf.
HC Reagans "Anwendung von Sonnenwärme auf Thermobatterien", patentiert am 17. August 1897 (US-Patent 588.177) Im Jahr 1913 erhielt William Coblentz aus Washington, DC, das Patent 1.077.219 für einen „thermischen Generator“, bei dem Lichtstrahlen verwendet wurden, um „einen elektrischen Strom mit einer solchen Kapazität für nützliche Arbeiten zu erzeugen“ Erfindung billig und stark gebaut zu haben. Obwohl dieses Patent nicht für ein Solarpanel gilt, wurden diese thermischen Generatoren erfunden, um entweder Wärme direkt in Elektrizität umzuwandeln oder diese Energie in Energie zum Heizen und Kühlen umzuwandeln.
"Thermal Generator" von WW Coblentz, patentiert am 28. Oktober 1913 (US-Patent 1, 077, 219) In den 1950er Jahren erkannten die Bell Laboratories, dass halbleitende Materialien wie Silizium effizienter sind als Selen. Es gelang ihnen, eine Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 6 Prozent zu schaffen. Die Erfinder Daryl Chapin, Calvin Fuller und Gerald Pearson (2008 in die National Inventors Hall of Fame aufgenommen) waren die Köpfe hinter der Siliziumsolarzelle bei Bell Labs. Es galt zwar als erstes praktisches Gerät zur Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität, war aber für die meisten Menschen immer noch unerschwinglich. Die Herstellung von Siliziumsolarzellen ist teuer, und wenn Sie mehrere Zellen zu einem Solarmodul kombinieren, ist der Kauf für die Öffentlichkeit noch teurer. Der Universität von Delaware wird die Errichtung eines der ersten Solargebäude, „Solar One“, im Jahr 1973 zugeschrieben. Der Bau wurde mit einer Kombination aus Solarthermie und Solarphotovoltaik betrieben. Das Gebäude verwendete keine Sonnenkollektoren; Stattdessen wurde Solar in das Dach integriert.
"Solar Energy Converting Apparatus" von DM Chapin et al., Patentiert am 5. Februar 1957 (US-Patent 2, 780, 765) In den 1970er Jahren kam es in den USA zu einer Energiekrise. Der Kongress verabschiedete das Gesetz zur Erforschung, Entwicklung und Demonstration von Solarenergie von 1974, und die Bundesregierung setzte sich mehr denn je dafür ein, "Solarstrom rentabel und erschwinglich zu machen und öffentlich zu vermarkten". Nach dem Debüt von "Solar One" sahen die Menschen Solarstrom Energie als Option für ihre Häuser. Das Wachstum verlangsamte sich in den 1980er Jahren aufgrund des Rückgangs der traditionellen Energiepreise. In den nächsten Jahrzehnten beschäftigte sich die Bundesregierung jedoch verstärkt mit der Forschung und Entwicklung im Bereich der Solarenergie und schuf Zuschüsse und Steueranreize für diejenigen, die Solarsysteme nutzen. Nach Angaben der Solar Energy Industries Association verzeichnete Solar in den letzten 10 Jahren in den USA eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 50 Prozent. Dies ist vor allem auf die 2006 erlassene Steuergutschrift für Solarinvestitionen zurückzuführen. Die Installation von Solaranlagen ist aufgrund der Installation jetzt auch erschwinglicher Die Kosten sind im letzten Jahrzehnt um über 70 Prozent gesunken.
Zumindest bis vor kurzem ist es jedoch wichtiger, eine tragfähige und erschwingliche Energielösung zu finden, als Solarzellen ästhetisch ansprechend oder schön zu machen. Traditionelle Sonnenkollektoren auf amerikanischen Dächern sind nicht gerade subtil oder angenehm für das Auge. Sie waren manchmal ein Dorn im Auge der Nachbarn und für die Hausbesitzerverbände sicherlich ein Schmerz, aber die Vorteile für die Umwelt sind beträchtlich. Also, wo ist das Gleichgewicht? Unternehmen streben heute nach besser aussehender und fortschrittlicher Solartechnologie wie der gebäudetechnischen Photovoltaik (BAPV). Diese Art von diskreten Solarzellen wird in vorhandene Dachziegel oder Keramik- und Glasfassaden von Gebäuden integriert.
Solus Engineering, Enpulz, Guardian Industries Corporation, SolarCity Corporation, United Solar Systems und Tesla (nach dem Zusammenschluss mit SolarCity) haben Patente für Solarzellen erhalten, die weitaus diskreter sind als das herkömmliche Solarmodul. Alle Patente enthalten Photovoltaik-Systeme, die aus Halbleitermaterialien wie Silizium Licht in Elektrizität umwandeln. Solarmodule und Solartechnologie haben einen langen Weg zurückgelegt. Diese patentierten Erfindungen sind ein Beweis dafür, dass die Technologie ihre Effizienz und Ästhetik immer noch verbessert.
"Photovoltaic Roof Tile" der SolarCity Corporation, patentiert am 26. Juni 2018 (US-Patent D821.614) 
"Photovoltaic Shingle System" der United Solar Systems Corporation, patentiert am 1. August 1995 (US-Patent 5, 437, 735) 
Guardian Industries Corp. "Photovoltaiksysteme und zugehörige Komponenten, die für Gebäude und / oder zugehörige Methoden verwendet werden", patentiert am 1. Dezember 2015 (US-Patent 9, 202, 958) 
Das "Building Integrated Photovoltaic System" der SolarCity Corporation für Ziegeldächer, patentiert am 8. Mai 2018 (US-Patent 9.966.898) 
Enpulz, LLCs "Solar Panel Light Indicator / Decorative System", patentiert am 1. Januar 2013 (US-Patent 8, 344, 240) 
Patent für "Dachziegel und verwandte Systeme" von Solus Engineering, 6. Mai 2014 (US-Patent 8, 713, 861)
