A napelem először az 1839-es évben ragadta meg egy 19 éves fiú, Edmond Becquerel fantáziáját. Ő volt az első, aki egy kísérlet keretében foglalkozott a foto-villamos hatással és megalkotta az első napelem cellát. Természetesen ez még távolról sem volt tökéletes. Később, 1883-ban Charles Fritts megalkotta az első működő panelt, ami viszont csak 1%-os hatásfokkal működött. 1905-ben Albert Einstein megfejtette az elméleti részét a foto-villamos reakcióknak, hatásoknak, amely elméletéért Nobel díjat kapott.
A második világháború után pedig, a napelem kutatása és fejlesztése tovább folytatódott, 1954-től kezdve mondhatni folyamatosan. Először természetesen a hatásfok növelése volt a cél, később pedig a hatásfok növelését egybekötötték az alacsonyabb előállítási költségekkel. Tehát a cél akkor is, ahogy ma is, a napelemek megfizethető eljuttatása a hétköznapi életbe úgy, hogy annak a hatásfoka idővel egyre nagyobb és nagyobb legyen. 2014-ben a napelem hatásfok rekordot 25,6 %-al külterületen a Panasonic tartja a szilikon alapú napelemmel, de a tudósok laboratóriumi körülmények között már elértek 44,7%-ot is.