האפקט הפוטו וולטאי התגלה בשנת 1839, על ידי המדען הצרפתי: אלכסנדר אדמונד בקרל (Becquerel). הוא מצא שכאשר מקרינים אור על חומרים מסוימים, הם יוצרים זרם חשמלי.

המתקן הראשון ששימש להפקת חשמל מאנרגיית השמש, נוצר בשנת 1941 מסלניום, והצליח להמיר כ 1% מאנרגיית השמש לחשמל. מתקן זה שימש למדידת אור לצילום, פשוט מדדו את המתח החשמלי הנוצר עליו כתוצאה מחשיפה לאור.

בשנות החמישים פותחו במעבדות בל (Bell), בהן הומצא הטרנזיסטור, תאי שמש מסיליקון, בעלי יעילות המרה של אנרגיית שמש לחשמל של 6%.

בסוף שנות החמישים, ובשנות השישים, שמשו תאי השמש כמקור אספקת כוח ללווייני החלל, בהן עלות הייצור של תאי השמש לא היוותה בעיה. העלות הגיעה למחירים של מאות דולרים, לוואט חשמל.

בשנות השבעים של המאה ה 20, עם עליית מחירי הדלק, הושקעו כספים רבים במחקר חלופות לדלקים המחצביים. אחת התוצאות היו ירידת מחירי תאי השמש לרמת מחירים שהפכה אותם כדאיים מבחינה כלכלית ליישומים מיוחדים, גם על פני כדור הארץ. העלות הגיעה לעשרות דולרים לוואט חשמל.

בשנת 2000 מגיע מחיר תאי השמש לדולרים בודדים לוואט חשמל, וכבר קיימת כדאיות כלכלית להעמדת לוחות תאי שמש על גגות הבתים באזורים רבים בעולם. יעילות ההמרה של אנרגיית השמש לחשמל גדלה, ושיטות הייצור המתקדמות מאפשרות הקטנת עלויות, ולכן הורדת מחיר המוצר לצרכן.

בשנת 2008 ממשיך מחיר תאי השמש לרדת, ויעילותם גדלה. עקב עליית מחירי הדלקים, כדאיות השימוש בתאי שמש גדלה משנה לשנה, וממשלות אחדות כבר החלו להציע סובסידיות לאלו שיתקינו תאי שמש להפקת חשמל על גגות הבתים שלהם.

דוגמה לירידת עלות ייצור וואט אחד של חשמל, עם השנים, באמצעות תאי שמש, ניתן לראות בגרף הבא:

בשנת 2011, היה מחיר ממוצע של מודול לייצור חשמל (ASP = Average Module Price), באמצעות תאי שמש, 1.37$ לוואט.

מחיר זה צנח בשנת 2012 ב 42% למחיר של 0.79$ לוואט(!), מה שגרם לחלק מהיצרנים לפשוט את הרגל (!).

המחיר ממשיך לרדת בשנת 2013, אל מתחת לחצי דולר לוואט, מחיר שהוא נמוך ממחיר הפקת חשמל באמצעות דלקים מחצביים (!!!).