A napelemek általánosságban már a mindennapjaink részévé váltak, kis túlzással természetesnek vesszük a jelenlétüket, illetve ha meglátjuk őket például egy háznál – holott néhány évvel ezelőtt ez még korántsem volt ennyire természetes dolog.
Főként emiatt egyelőre még nagyon kevesen ismerik egyrészt a napelemek működését, másrészt pedig azt is, hogy pontosan honnan is eredeztethetők ezek a berendezések, egyáltalán mi és pontosan hogyan vette rá az emberiséget arra, hogy a Napból érkező sugárzást befogja és energiát termeljen.
Régebbi, mint gondolnánk
A napelemek nagy általánosságban sokkal régebbi találmányok, mint azt elsőre gondolnánk, így a kezdetleges prototípusokat már az 1800-as évek közepén kidolgozták. Alexandre Edmond Becquerel, egy rendkívül fiatal francia fizikus volt az első, aki le tudta írni a fotovoltaikus hatást, aminek részeként bebizonyította, hogy a napsugárzás képes energiát termelni és átadni, aminek hatására már 1839-ben megépített az első fotovoltaikus elemet, avagy minden napelem ősét. Az új technológiát nagyon sokáig zsákutcának hitték, de miután egy brit elektromérnök, név szerint Willoughby Smith egy véletlennek köszönhetően felfedezte, hogy a szelén éjszaka egészen másként viselkedik, mint napsütésben, ezért határozottan elkezdett kísérletezni a fotovoltaikus technológiával.
A mai napelemekhez már egészen kísértetiesen hasonlító első szerkezetet Charles Fritts, egy amerikai feltaláló építette meg 1883-ban. Ő volt az első, aki képes volt a napsugárzás energiájából elektromos áramot létrehozni azáltal, hogy a félvezető szelént egy nagyon vékony, majdnem átlátszó aranyfilmmel vonta be. Noha ebben a formájában a napelem még egyáltalán nem volt hatékony, ellenben működött, és nem kellett sokáig várni a továbbfejlesztésükre sem. Ennek megfelelően Heinrich Hertz 1887-ben felismerte a fényelektromos jelenséget, aminek hatására az orosz Alexandr Sztoletov és a német Wilhelm Hallwach – érdekesség, hogy egymástól függetlenül – megállapították, hogy az ultraibolya sugarak képesek negatív töltést felszabadítani egy negatív töltésű fémlapból. Ennek hatására megépítették a világ első fotovoltaikus napelemét.
Einstein és a haditengerészet
A napelemek fejlődéstörténetének következő fontos állomása Albert Einstein volt, aki 1905-ben képes volt megmagyarázni a fotoelektromos hatást, amiért néhány évvel később Nobel-díjat is kapott. Érdekesség azonban, hogy bár az elmélet adott volt, egészen a második világháború utánig kellett várni arra, hogy Russel Ohl bejegyeztesse az első modern félvezető napelem szabadalmát. Ennek hatására, illetve ezt az elméletet továbbfejlesztve az első szilícium félvezetőn alapuló napelemet 1954. április 25-én mutatta be a Bell Laboratories, amelyhez több amerikai tudósra is szükség volt.
Habár ezek valóban hatékonyak voltak, a nagy nyilvánosság azonban csak akkor kezdett igazán felfigyelni a napelemek jelentőségére, amikor az amerikai haditengerészet felhasználta ezeket a Vanguard-1 műhold megépítése során. Főként az űrkutatás, valamint az egyre nagyobb érdeklődés is lehetővé tette, hogy ennek részeként egyre komolyabb fejlesztések induljanak be, azonban a fejlődés ellenére a napelemek ára továbbra is magas maradt, ami főként amiatt volt, mert a legtöbb fejlesztés nem a hétköznapi felhasználás kapcsán készült.
A napelemek iparágában nagyon sokáig a félvezetők ára határozta meg a költségeket, de miután a hatvanas években megjelentek az integrált áramkörök, rengeteg új út nyílt meg a technológia fejlődése kapcsán, így a hetvenes évek elejére 1 wattnyi energia napelemmel történő előállításának költsége már 100 dollárra csökkent. A következő nagy lépcsőfokot a napelemek fejlődésében Elliot Bermannak köszönhetjük, aki minden túlzás nélkül elsőként ismerte fel, hogy az ezredfordulóra az elektromos energia jelentősen drágul majd, és az alternatív energiaforrások páratlanul fontos szerepet töltenek majd be a háztartásokban.
Ennek érdekében 1969-ben megalapította a Solar Power Corporation nevű cégét, amellyel azt a célt tűzték ki maguk elé, hogy lecsökkentsék a napelem-használat költségét wattonként 20 dollárra. Ehhez 1973-ban mutatták be legújabb fejlesztésű termékeiket, amely az első volt a sorban, amely szélesebb körben is elterjedt az amerikai lakosságban.
Ezekben az években indult meg a leginkább a napelemek fejlődéstörténete, amit elősegített az is, hogy az amerikai Nemzeti Tudományos Alapítvány egy külön részleget hozott létre a napenergiás alkalmazásoknak és fejlesztésüknek. A technológia fejlődését ráadásul olyan külső hatások is segítették, mint az 1973-as olajválság, amelynek hatására például több híres olajipari vállalat – így a Shell vagy az Amoco is – rengeteg pénzt fektettek napenergiával foglalkozó cégek felvásárlásába.
