תא פוטואלקטרי הוא מכשיר אלקטרוני הרגיש לקרינה חודרת, במיוחד לאור גלוי, ומשמש ליצירה או שליטה על פלט של זרם חשמלי. במהלך המחצית השנייה של המאה התשע עשרה, מדענים ומהנדסים רבים צפו בו זמנית בתופעה מוזרה: מכשירים חשמליים שנבנו ממתכות מסוימות נראו כמוליכי חשמל יעילים יותר ביום מאשר בלילה. תופעה זו, הנקראת האפקט הפוטואלקטרי, צוינה שנים קודם לכן על ידי הפיזיקאי הצרפתי אלכסנדר אדמונד בקארל (1820–1891), שהמציא מכשיר פרימיטיבי למדי למדידת עוצמת האור על ידי מדידת הזרם החשמלי שנוצר על ידי תגובות פוטוכימיות.
האפקט הפוטואלקטרי הוא התהליך שבו קרינה אלקטרומגנטית כגון אור נראה, קרני רנטגן או קרני גמא פוגעת בחומר וגורמת לאלקטרון להיפלט. האלקטרון הנפלט נקרא פוטואלקטרון.
בזמן שבקרל ביצע את הניסויים שלו, התברר שמתכת אחת במיוחד - סלניום - הייתה הרבה יותר תגובתית בחשיפה לאור מכל חומר אחר. באמצעות סלניום כבסיס, מספר מדענים יצאו לפתח מכשיר מעשי למדידת עוצמת האור.
כמה מהם הצליחו. בשנת 1883, הממציא האמריקאי צ'ארלס פריטס יצר תא פוטואלקטרי עובד. באותה שנה המהנדס הגרמני פול ניפקאו השתמש בתא פוטואלקטרי בדיסק של ניפקאו - מכשיר שיכול לצלם תמונה על ידי מדידת האזורים הבהירים והכהים יותר על עצם ולתרגם אותם לדחפים חשמליים. הבשורה של התא הפוטואלקטרי המודרני הגיעה מהפיזיקאים הגרמנים הנס גייטל (1855–923) ויוליוס אלסטר (1859–1920) על ידי שינוי שפופרת קרני קתודה (CRT).
באופן מוזר, ההסבר מדוע סלניום ומתכות אחרות יצרו זרם חשמלי לא הגיע עד 1902, כאשר הפיזיקאי הגרמני פיליפ לנארד (1862–1947) הראה שקרינה בתוך הספקטרום הנראה גרמה למתכות הללו לשחרר אלקטרונים. זה לא היה מפתיע במיוחד, מכיוון שהיה ידוע שגם גלי רדיו ארוכים יותר וגם קרני רנטגן קצרות יותר משפיעים על אלקטרונים. בשנת 1905, הפיזיקאי הגרמני-אמריקאי אלברט איינשטיין (1879-1955) יישם את תורת הקוונטים כדי להראות שהזרם שנוצר בתאים פוטואלקטריים תלוי בעוצמת האור, ולא באורך הגל; זה הוכיח שהתא הוא כלי אידיאלי למדידת אור.
התא הפוטואלקטרי המשתלם של Elster-Geitel אפשר לתעשיות רבות לפתח טכנולוגיה פוטו-חשמלית. כנראה החשוב ביותר היה המצאת תמונות ניתנות לשידור, או טלוויזיה. תוך שימוש בקונספט דומה לזה המשמש בדיסק הסריקה של Nipkow, מצלמת טלוויזיה מתרגמת את האזורים הבהירים והכהים בנוף שלה (ומאוחר יותר את הצבעים בפנים) לאות שניתן לשלוח ולפענח לתמונה.
יישום מעניין נוסף של תאים פוטו-אלקטריים היה המצאת סרטי קולנוע. בזמן צילום סרט, הצליל נקלט במיקרופון ומומר לדחפים חשמליים. דחפים אלו משמשים להנעת מנורה או צינור אור ניאון הגורם להבזק, והבזק זה מוקלט בצד הסרט כפס קול. מאוחר יותר, כאשר הסרט מושמע, נעשה שימוש בתא פוטואלקטרי למדידת השינויים בעוצמה בתוך פס הקול והפיכתם חזרה לפולסים חשמליים שכאשר נשלחים דרך רמקול, הופכים לצליל. שיטה זו החליפה את הנוהג הישן של השמעת הקלטת גרמופון של קולות השחקנים יחד עם הסרט, שהיה קשה מאוד לתזמן לפעולה על המסך.
מאז עד היום תא פוטואלקטרי משמש ביישומים רבים ושונים. במפעלים, פריטים על מסוע עוברים בין אלומת אור לתא פוטואלקטרי; כאשר כל פריט עובר הוא קוטע את האלומה ומתועד על ידי מחשב, כך שניתן לדעת את המספר המדויק של פריטים שיוצאים ממפעל פשוט על ידי חיבור ההפרעות הללו.
מדי אור קטנים מותקנים בפנסי רחוב כדי להדליק אותם אוטומטית עם רדת החשיכה, בעוד מדי אור מדויקים יותר משמשים מדי יום צלמים מקצועיים. מערכות אזעקה תוכננו באמצעות תאים פוטואלקטריים הרגישים לאור אולטרה סגול ומופעלים כאשר תנועה עוברת נתיב של אור בלתי נראה. בן דודו של התא הפוטואלקטרי הוא התא הפוטו וולטאי שכאשר נחשף לאור, הוא מסוגל לאגור חשמל. תאים פוטו-וולטאיים מהווים את הבסיס לסוללות סולאריות ולמכונות אחרות המופעלות על ידי שמש.
חברת "אוריאל שי" משווקת מגוון לוחות חשמל ותא פוטואלקטרי איכותיים, וכן ציוד חשמלי מתקדם לצרכים מקצועיים וביתיים.