Heinrich Hertz 1887-ben fedezte fel a fényelektromos jelenséget, munkája alapján pedig egymástól függetlenül 1888-ban Alexandr Sztoletov orosz és Wilhelm Hallwachs német fizikusok megállapították, hogy az ultraibolya sugarak negatív töltésű fémlapból negatív töltést szabadítanak ki, és megépítették az első fotovoltaikus napelemeket.

1905-ben Einstein egy akkor tudományos körökben meglepetést keltő tanulmányt publikált, melyben a Napból érkező energiáról írt, quanta-nak nevezte el, amit mi ma fotonoknak nevezünk. Felfedezése nyomán a napenergia kutatása újabb lendületet kapott. Az első sikeres próbálkozások után az első, majd a második világháború kerülőpályára tette a tudományos kutatások ezen irányát.

Az 50-es évek elején járunk, amikor az amerikai Bell Laboratories-ban C. Fuller és G. Pearson folytatott kísérleteket szilícium tranzisztorokkal, ők hozták létre az első jól működő tranzisztorokat – ami napjainkban szinte minden elektronikus eszközben megtalálható. Az első hatékony, széles körben alkalmazható, szilícium félvezetőn alapuló napelemet 1954. április 25-én mutatták be a Bell Laboratories szakemberei. 

A New York Times első oldalon számolt be az eredményről, avagy egy új korszak kezdetéről, amely

 “elvezethet az emberiség egyik legfontosabb álmához, a Nap végtelen energiájának használatához a civilizáció szolgálatában”.

Ezzel kezdődött a napelemek felhasználásának rögös útja, amelynek legnagyobb mozgatórugója kezdetben az USA Haditengerésze volt, hiszen felhasználta ezt a régiúj energiaforrást a Vanguard-1 műhold megépítésekor 1958-ban.

Elliot Berman 1969-ben alapította meg a Solar Power Corporationt, amely 30 évre előre tekintve azzal számolt, hogy az elektromos energia az ezredforduló idejére nagy mértékben drágul majd, ami vonzóbbá teheti az alternatív energiaforrások használatát, a napelemrendszerek elterjedését.

A napelemek fejlesztésének másik motivációját az 1973-as olajválság jelentette, amikor is világossá vált, hogy a fosszilis tüzelőanyagok már nem tekinthetőek az első számú energiaforrásnak, hisz számtalan olyan jelleggel bírnak, amelyek ezt lehetetlenné teszik. Az olajválságot követően több olajipari vállalat fektetett be napenergiával foglalkozó cégek felvásárlásába.

Ma már a napelemeket széles körben felhasználjuk, a mindennapi életünk részévé váltak, az űrben keringő műholdaktól kezdve a napelemes számológépekig mindenhol megtalálhatóak.