Már jóval azelőtt, hogy 1970. április 22-én ünnepelték az első Föld Napját, és ezzel felhívták a figyelmet a környezetre, és támogatták a környezetvédelmet, a tudósok az első felfedezéseket tették a napenergia területén. Az egész azzal kezdődött, hogy Edmond Becquerel, egy fiatal, Franciaországban dolgozó fizikus, aki 1839-ben megfigyelte és fedezte fel a fotovoltaikus hatást - egy olyan folyamatot, amely feszültséget vagy elektromos áramot hoz létre, amikor fénynek vagy sugárzó energianak van kitéve. Néhány évtizeddel később a francia matematikus, Augustin Mouchot ihlette a fizikus munkájából. Az 1860-as években kezdte el nyilvántartásba venni a napelemes motorok szabadalmait. Franciaországtól az Egyesült Államokig a feltalálókat a matematikus szabadalmai ihlette, és már 1888-ban szabadalmi bejelentést nyújtottak napkollektoros készülékekre.
Charles Fritts 1884-ben telepítette az első napelemeket a New York-i tetőn. (John Perlin jóvoltából) Tegyen egy könnyű lépést 1883-ra, amikor a New York-i feltaláló, Charles Fritts létrehozta az első napelemet, a szelént vékony aranyréteggel bevonva. A kritikusok arról számoltak be, hogy a szelénmodul áramot termel, amely „folyamatos, állandó és jelentős erővel bír.” Ez a cella az energia-átalakítási arányt 1-2% -ra érte el. A legtöbb modern napelem cellájának hatékonysága 15-20%. Tehát a Fritts létrehozta az alacsony hatású napelemet, ám ennek ellenére Amerikában kezdődött a fotovoltaikus napelemek innovációja. Az olasz fizikus, kémikus és az elektromos áram és úttörő úttörő, Alessandro Volta elnevezésű fotovoltaikus műszaki kifejezés a fényenergia elektromosá történő átalakítására, amelyet felváltva használnak a fotoelektromos kifejezéssel.
Edward Weston "A sugárzó energia hasznosító készüléke" szabadalmaztatásra került 1888. szeptember 4-én (389 124 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom). Alig néhány évvel később, 1888-ban, a feltaláló Edward Weston két szabadalmat kapott a napelemekhez - a 389.124 és a 389.425 amerikai szabadalmat. Mindkét szabadalom vonatkozásában Weston javasolta: „a napból származó sugárzó energiát elektromos energiává, vagy az elektromos energiát mechanikai energiává alakítani.” A fényenergiát egy lencsén keresztül (f) a napelemre (a), egy termopilere koncentrálják. (egy elektronikus eszköz, amely hőenergiát elektromos energiává alakít), különböző fémek rúdjából állva. ”A fény melegíti a napelemet, és elektronok felszabadulását és áramlását okozza. Ebben az esetben a fény hőt termel, ami áramot termel; ez az izzólámpa működésének pontos fordítottja, és átalakítja az elektromosságot hővé, amely fényt generál.
Ugyanebben az évben egy Aleksandr Stoletov nevű orosz tudós elkészítette az első napelemet a fotoelektromos hatás alapján, amikor a fény esik egy anyagra és elektronok szabadulnak fel. Ezt a hatást először egy német fizikus, Heinrich Hertz figyelt meg. Kutatásában Hertz rájött, hogy az ultraibolya fény több energiát generál, mint a látható fény. Manapság a napelemek a fotoelektromos effektus segítségével konvertálják a napfényt energiává. 1894-ben Melvin Severy amerikai feltaláló 527 377 szabadalmat kapott "Hőelemek felszerelésére és működtetésére szolgáló készülék" és 527 379 szabadalmat kapott egy "Elektromos áram napenergia előállítására szolgáló készülékhez". Mindkét szabadalom alapvetően korai napelemek voltak, amelyek a fotoelektromos hatás felfedezésén alapultak. Az első „villamos energiát generált, amelyet a napenergia hőterhelésre gyakorol”, és állandó elektromos áramot tudott előállítani a nap napi és éves mozgása során, ami megkönnyebbítette bárkit attól, hogy a hőtáblát a nap mozgásainak megfelelően kell mozgatni. Severy 1889-es második szabadalma arra is irányult, hogy a nap hőenergiáját hő, fény és energia áramtermelésére használják. A „termosz cölöpök”, vagy a napelemek, ahogyan ma ezeket nevezzük, egy szabványra vannak felszerelve, hogy lehetővé tegyék függőleges irányba történő irányítást, valamint egy forgóasztalra, amely lehetővé tette számukra, hogy vízszintes síkban mozogjanak. "E két mozgás kombinációjával a halom arca a nap minden napján és az év minden évszakában szemben tartható." - olvassa el a szabadalom.
Melvin L. Severy "Hőpopulák felszerelésére és működtetésére szolgáló készülék" szabadalmaztatása 1894. október 9. (527 377 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom). 
Melvin L. Severy "A villamosenergia előállítására szolgáló berendezés napenergiával" szabadalmaztatva 1894. október 9-én (527 379 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom). Szinte egy évtizeddel később, Harry Reagan amerikai feltaláló szabadalmakat kapott termikus akkumulátorokra, amelyek a hőenergia tárolására és felszabadítására szolgálnak. A termikus akkumulátort úgy hozták létre, hogy hőt gyűjtsön és tároljon egy nagy tömegű anyaggal, amely felmelegszik és energiát szabadít fel. Nem a villamos energiát tárolja, hanem a „hőt”, azonban a rendszerek manapság ezt a technológiát használják a villamosenergia előállítására a hagyományos turbinák által. 1897-ben Reagan kapta az 588 177 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalmat „napenergiás termoakkumulátorokra történő alkalmazásra”. A szabadalmi igénypontokban Reagan azt mondta, hogy találmánya magában foglalja „olyan készülék újszerű felépítését, amelyben a nap sugarai felhasználásra kerülnek hőkezeléshez. akkumulátorok, amelyek célja a nap sugarai fókuszálására koncentrálódnak, és egy hőcserélő csomópontnak kell lennie a sugarak fókuszában, miközben megfelelő hűtőberendezéseket kell alkalmazni az említett termoakkumulátor többi csomópontjára. ” eszköz volt a napenergia hőszükségletének gyűjtésére, tárolására és elosztására.
A HC Reagan "Napenergia alkalmazása a hőelemekben" szabadalmaztatott 1897. augusztus 17-én (588 177 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom). 1913-ban William Coblentz, a washingtoni DC-ből 1 077 219 szabadalmat kapott egy „hőgenerátorra”, amely olyan eszköz volt, amely fénysugarakat használt „olyan nagy teljesítményű villamos áram előállításához, amely hasznos munkát végezhet”. találmány olcsó és erős felépítésű. Noha ez a szabadalom nem a napkollektorról szól, ezeket a hőgenerátorokat úgy fejlesztették ki, hogy akár hőt közvetlenül villamos energiává alakítsák át, vagy pedig hogy ezt az energiát fűtési és hűtési energiává alakítsák.
A WW Coblentz 1913. október 28-án szabadalmaztatott "Hőgenerátor" (1 077 219 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom) Az 1950-es évekre a Bell Laboratories rájött, hogy a félvezető anyagok, például a szilícium, hatékonyabbak, mint a szelén. Sikerült létrehozniuk egy napelemet, amely 6 százalékkal hatékonyabb volt. A feltalálók: Daryl Chapin, Calvin Fuller és Gerald Pearson (akiket a Nemzeti Feltalálók Hírességek Csarnokához vezettek 2008-ban) voltak a Bell Labs szilikon napeleme mögött álló agyak. Noha az első gyakorlati eszköznek tartották a napenergia villamos energiává történő átalakítását, a legtöbb ember számára ez még mindig költséges volt. A szilícium napelemek elõállítása drága, és ha több cellát kombinálnak napelem elõállításához, akkor még drágább a vásárlás. A Delaware-i Egyetemen jóváhagyták az egyik első napkollektoros épület, „Solar One” létrehozását 1973-ban. Az építkezés a napenergiával és a fotovoltaikus napenergia kombinációjával zajlott. Az épület nem használt napelemeket; ehelyett a napfényt beépítették a tetőtérbe.
DM Chapin és társai "Napenergia-konvertáló készülék" szabadalmaztatása, 1957. február 5. (2 780 765 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom). Ilyen körül, az 1970-es években vált ki energetikai válság az Egyesült Államokban. A kongresszus elfogadta az 1974. évi napenergia-kutatási, -fejlesztési és demonstrációs törvényt, és a szövetségi kormány minden eddiginél nagyobb elkötelezettséggel vállalta „a napkollektor életképességének és megfizethetőségének javítását és a nyilvánosság számára történő forgalmazását”. A „Solar One” debütálása után az emberek látják a napfényt. energia, mint opció otthonaik számára. A növekedés az 1980-as években lelassult a hagyományos energiaárak csökkenése miatt. A következő évtizedekben azonban a szövetségi kormány jobban részt vett a napenergia kutatásában és fejlesztésében, támogatásokat és adókedvezményeket hozva létre azok számára, akik napenergia-rendszert használtak. A Solar Energy Industries Association szerint a nap átlagos éves növekedési üteme az Egyesült Államokban az elmúlt 10 évben átlagosan 50% volt, nagyrészt a 2006-ban elfogadott Solar Investment Adójóváírásnak köszönhetően. A napkollektor telepítése most is kedvezőbb a telepítés miatt. az elmúlt évtizedben a 70% -ot meghaladó költségek.
Legalábbis a közelmúltig fontosabb az életképes és megfizethető energiamegoldás megtalálásának eszköze, mint a napelemek esztétikai megjelenéséért vagy szépségé tételéért. Az amerikai háztetőkön található hagyományos napelemek nem pontosan finomak vagy kellemesek a szemnek. Időről időre szemlátomást láttak a szomszédok számára, és minden bizonnyal fájdalmat jelentenek a háztulajdonosok társulásainak, ám a környezet előnyei jelentősek. Szóval, hol van az egyensúly? Manapság a vállalatok igyekeznek jobban kinézni és fejlettebb napenergia-technológiát keresni, mint például az épületben alkalmazott fotovoltaikus (BAPV). Az ilyen típusú diszkrét napelemek beépülnek a meglévő tetőcserepekbe vagy épületek kerámia és üveg homlokzataiba.
A Solus Engineering, az Enpulz, a Guardian Industries Corporation, a SolarCity Corporation, a United Solar Systems és a Tesla (a SolarCity-val való egyesülés után) mind a hagyományos napelemmel sokkal diszkrétebb szabadalmakat kaptak a napelemek számára. Az összes szabadalom fotovoltaikus rendszereket tartalmaz, amelyek félvezető anyagok, például szilícium segítségével villamos energiává alakítják a fényt. A napelemek és a napelemes technológia hosszú utat jelentenek, tehát ezek a szabadalmaztatott találmányok bizonyítják, hogy a technológia továbbra is javítja hatékonyságát és esztétikáját.
A SolarCity Corporation "fotovoltaikus tetőcserép" szabadalmaztatása 2018. június 26-án történt (D821 614 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom). 
A United Solar Systems Corporation 1995. augusztus 1-jén szabadalmaztatott fotovoltaikus zsindelyrendszere (5 437 735 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom). 
A Guardian Industries Corp. "" Fotovoltaikus rendszerek és kapcsolódó alkatrészek, amelyeket épületeken és / vagy kapcsolódó módszereken használnak "szabadalmaztatott, 2015. december 1-jén (9 202 958 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom). 
A SolarCity Corporation "Cseréptetőkre épített integrált fotovoltaikus rendszer építése" szabadalmaztatása, 2018. május 8. (9 966 898 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom). 
Az Enpulz, LLC. "Napelemes fényjelző / dekoratív rendszer" szabadalmaztatása 2013. január 1-jén történt (8 344 240 amerikai egyesült államokbeli szabadalom). 
A Solus Engineering "Tetőcserepek és Kapcsolódó Rendszerek" szabadalmaztatása 2014. május 6-án történt (8 713 861 számú amerikai egyesült államokbeli szabadalom).
