Со́лнечная батаре́я, источник электрического тока на основе нескольких фотоэлементов, объединённых для получения требуемой мощности в панель. Солнечные батареи различают по способу конструирования (кристаллические пластины, тонкие плёнки, многопереходные структуры и др.) и рабочему материалу (кремний, арсенид галлия, теллурид кадмия и др.).

К первому поколению относятся солнечные батареи на базе кристаллического кремния [монокристаллические, КПД 14–18 % и поликристаллические (мультикристаллические), КПД 12–15 %]. В условиях прямого яркого солнечного света такой элемент площадью 100 см² может выдавать до 1,8 Вт мощности.

Ко второму поколению относятся тонкоплёночные (толщина 1,5–2,5 мкм) солнечные батареи; рабочий материал (аморфный кремний, микрокристаллический кремний, теллурид кадмия и др., КПД 17–20 %) осаждён на подложку (например, стекло, металлическую фольгу). Такие солнечные батареи могут работать при рассеянном излучении и наноситься на поверхности любой конфигурации.

К третьему – максимально эффективному – поколению относятся солнечные батареи с многопереходной (многослойной) структурой, состоящие из множества полупроводниковых слоёв, последовательно выращенных друг на друге (каждый отдельный полупроводниковый слой наиболее эффективно поглощает определённый диапазон солнечного спектра). Вследствие высокой себестоимости область их применения ограничена авиакосмической отраслью. Наиболее эффективной считается структура, состоящая из трёх слоёв – Ge (нижний полупроводник и подложка), GaAs и GaInP (GaInP/GaAs/Ge, КПД до 44,7 %).

В 1883 г. американский инженер Ч. Фриттс использовал покрытый золотом селен для производства первого солнечного элемента (КПД 1 %). В 1954 г. американские учёные К. С. Фуллер, Д. Чапин и Дж. Пирсон создали солнечную батарею с КПД 4 % (в дальнейшем довели до 15 % ). В США 17 марта 1958 г. запущен первый спутник с солнечной батареей – Vanguard 1, в СССР 15 мая 1958 г. – «Спутник-3». 2 июня 2014 г. совершил первый полёт с аэродрома Пайерн (Швейцария) самолёт Solar Impulse 2 на солнечных батареях (скорость до 140 км/ч, крыло длиной 72 м покрыто 17 248 солнечными элементами, масса 2,3 т).

Солнечные батареи долговечны, срок службы от 10 (тонкоплёночные) до 35 (кристаллические) лет, просты при сборке. Основными проблемами создания солнечных батарей являются сложность технологического процесса, сравнительно низкий КПД, потребность в больших площадях, необходимых для их эксплуатации. Солнечные батареи используются для обеспечения электричеством и/или подзарядки аккумуляторов космических аппаратов, оборудования на судах, различной бытовой электроники (компьютеров, калькуляторов, плееров, фонариков и др.); в сельских районах и городах для энергообеспечения зданий, солнечных водонагревателей в домах и др.