早在古代，人類就有渴望像鳥一樣在翱翔天空的飛天夢，美國萊特兄弟將這一理想變成了現實。從飛機發明以來，地球上面的天空就再也沒有安靜過，從螺旋漿飛機到噴氣式飛機，從小型單座飛機到承載數百人的大型客機，從將步槍搬上飛機到現代的隱形戰鬥轟炸機，新型飛機層出不窮，豐富著地球上空的舞台，延伸著人類的飛行之夢。
可傳統的飛機在飛行時需耗費大量的油料，由於載油量有限，飛機一次航行的時間和里程受到較大的限制；而且由於高空空氣稀薄，發動機功率下降，飛行高度也受限制。為解決這個難題，一種依靠太陽能作動力的飛機應運而生，它能否圓人類長時間滯空的夢想、是否將成為未來空戰的新主角呢？
太陽為地球帶來光明，並提供無盡的熱量，我們的生活離不開太陽能。為了不受晝夜和氣候變化等的影響，將太陽光的熱能轉換成電能並儲存起來的太陽能電池，給人們提供穩定的可以儲存的能源。今天的太陽能電池採用低成本的矽，能量轉換效率為13%；更耐輻射的砷化鎵的能量轉換效率為19％。先進的太陽能電池包括薄膜、多晶(或非晶)矽多帶隙(MBG)，它們的成本更低，效率更高，更耐輻射。現在最好的太陽能電池轉換效率達到27％。
目前，應用在輕型飛機的太陽能電池厚度一般為125微米，密封厚50—100微米，覆蓋層厚25微米，每千克太陽能電池可以產生200瓦電力。如果採用超薄(5微米)砷化鉀做太陽能電池，輸出會更高。使用復合材料製造的光學設備和,結構的太陽電池陣列能夠提供2570瓦電力。比功率為每千克質量60瓦。
太陽能飛機是以太陽輻射作為推進能源的飛機。太陽能飛機的動力裝置由太陽能電池組、直流電動機、減速器，螺旋槳和控制裝置組成。為了獲取足夠的太陽能，飛機機翼面積較大。上世紀80年代初，美國研製出「太陽挑戰者」號單座太陽能飛機。該機翼展14.3米，翼載荷為60帕，飛機空重90千克，機翼和水平尾翼上表面共貼有16128片矽太陽電池，在理想陽光照射下能輸出3000瓦以上功率。這架飛機1981年7月成功地由巴黎飛到英國，平均時速54千米，航程290千米。但此時，太陽能飛機還處於試驗研究階段。它的有效載重和速度都很低。
在「太陽挑戰者」號研製的基礎之上，美國又研製出更先進的太陽能飛機——「太陽神」號。「太陽神」號用碳纖維合成物製造，部分起落架材料為越野自行車車輪，整架飛機僅重590公斤比小型汽車還要輕；機身長2.4米，活動機翼全面伸展時達75米，連波音747飛機也望塵莫及。太陽神號機身上裝有14個螺旋槳，動力來源於機翼上的太陽能電池板。
「太陽神」號曾於1999年在加州試飛，2001年研究人員將太陽神」號運往陽光和風力更適宜飛行的夏威夷，裝上65000片太陽能板，由地面兩名機師透過遙控設備。駕駛；在10小時17分的飛行中，「太陽神」號飛達至22800米的目標高度。研究人員預計。「太陽神」號最高可飛到30000米高空，超出噴氣式客機飛行高度3倍多。不幸的是，2003年6月26日，太陽神」號在實驗時墜毀在離夏威夷群島不遠的太平洋水域中。
事後經調查，「太陽神」號在空中飛行36分鐘時突然遭遇強湍流，引起兩個翼端向上彎，致使整個機翼誘發嚴重的俯仰振蕩，超出飛機結構的扭曲極限。據最近公布的最終調查結果稱，「太陽神」號會在空中解體，關鍵原因是採用不合適的分析方法評估布局變化引起的技術風險，以致造成太陽神對湍流非常敏感。
太陽能飛機晝夜飛行理論上，太陽能飛機由於避免了傳統機載燃料這一負擔，能在空中連續飛行至少一夜、數周甚至更長的時間，這無疑將對科學研究或軍事應用帶來可喜的福音，但科學家說，為了夜間飛行而尋找能夠積聚、保存日間能源的最好的方式，這本身就是進一步發展太陽能無人機技術中的一個重要難題。
自宣布「太陽脈動」計劃以來，瑞士洛桑聯邦技術研究已設計太陽能飛機「太陽脈動二號」，飛機機翼上裝有超過1700塊太陽能電池，並實施環球試飛——2016年，瑞士探險家貝特朗·皮卡爾駕駛太陽脈動二號在56小時的無間斷飛行後，成功完成從夏威夷到加利福尼亞全程長達4300公里的艱難試飛任務。
太陽能飛機最引人注目的一個環節是控制系統。洛桑技術研究所正在研製一種機器人設備，為能夠自動完成控制任務，飛行員還可穿戴一種完全計算機化的飛行背心，通過軀體來感覺飛機的飛行狀態。某個機翼的動力壓力變化可引起飛行員軀體相應部位一定比例的壓力變化，同樣，飛機也可感受到人的自我感覺，如果飛行員感到疲倦、精神緊張或有其它不良反應，相應設備可及時通知他，使它產生足夠的重視。總之，實現人機完全互動，是這種飛機獲得成功的前提。
現在世界上通用的飛機，大多使用吸氣式發動機提供動力，一遇高空空氣稀薄，發動機功率就下降，因此，現有飛機的飛行高度和續航能力很難進一步提高，而以太陽能為動力的飛機，完全可以彌補這些不足，飛得更高更遠。正是這些優點，使得太陽能無人機在資源調查、環境監測甚至軍事預警等方面有著廣泛用途。比如：在發生地震、洪災或者森林火災時，可以替代中斷的通信，使受災地區與外界保持聯絡還能在颱風上空飛行，跟蹤和檢測暴風雨；此外還能到核爆現場採樣，在預定空域長時間盤旋偵查敵情，校炮或者為戰機指引攻擊目標。
目前，美國、英國、以色列、日本等國都在積極開展對太陽能飛機的研究。據悉，英國正在進行一項太陽能輕型無人駕駛飛機的研究項目——「西風3號」。據稱這架」西風3號」的輕型飛機能耐飛至12萬米的高空。儘管飛機的翼展達到36米，但其重量同一歲幼兒的體重差不多，僅為12公斤。
中國也開展了太陽能飛機的研究計劃，「綠色先鋒」是我國第一項太陽能無人機的正式方案。在2002年第四屆珠海航展上，由珠海新概念航空器研究中心設計的世界首創的「復合飛翼式」太陽能無人機已經完成了原機1/4大小的技術驗證機試飛，據介紹，該機採用了與一般複式機翼不同的構造，不但起到了大翼展的氣動作用，而且全機重量很輕。這種結構可在無人機上下兩個翼面鋪設太陽能光電管，上翼面接受來自太陽光的直接輻射，下翼面接受雲層和大氣微粒反射的陽光，從而使無人機接收太陽輻射能的效率顯著提高，這個方案的實施，標誌著我國在太陽能無人駕駛飛機研製方面取得了新的突破。