A fotovoltaikus hatást Alexandre Edmond Becquerel francia fizikus demonstrálta először sikeresen 1839-ben, Charles Fritts amerikai feltaláló 1883-ban építette meg az első modern értelemben vett napelemet, melynek hatékonysága 1% volt és egy new yorki ház tetején helyezték el.
Az első modern félvezető napelem szabadalmát a tranzisztorok kutatásával foglalkozó Russel Ohl jegyezte be 1946-ban. Az első hatékony, széles körben alkalmazható, szilícium félvezetőn alapuló napelemet 1954. április 25-én mutatták be a Bell Laboratories szakemberei.
A következő két évtizedben fokozatos fejlesztések történtek, éppen a haladás miatt azonban a napelemek ára magasan maradt. Azokat ugyanis elsősorban az űrtechnológiában történő felhasználás irányába fejlesztették, a lehető legnagyobb hatásfokú megoldást keresve, akár nagy költségek árán is. Így a kevésbé hatékony, egyben kevésbé költséges megoldásokkal ebben az időben nem foglalkoztak a kutatók. Az árakat elsősorban a félvezető ipar határozta meg, s a költségcsökkentést végül azt tette lehetővé, hogy az 1960-as években átálltak az integrált áramkörök használatára. 1971-re egy watt napelemmel történő előállításának költsége 100 dollárra csökkent.
Az első hullám
A földi alkalmazásokra előállított napelemek fejlesztése akkor indult igazán be, amikor az amerikai kormány létrehozta fejlett napenergiás alkalmazások kutatásával és fejlesztésével foglalkozó részlegét 1974-ben. Az olajválság is jelentősen előmozdította az érdeklődést a napelemes rendszerek irán.
Az eredmény: az 1975-ös 2 MW-ról 1983-ra 20 MW-fölé nőtt a telepített kapcitás, az ár $100/Wattról 20$/Watt alá esett.
Az első hullám 1983 után az olajár stabilizálódásával alább hagyott és a 90-es évek közepéig egy lassabb szakasz követte.