A Nap összes sugárzó teljesítményéből körülbelül 2 000 000 000 000 000 W (2×1015 W) érkezik a földre. Ez a mennyiség körülbelül ötezerszerese annak a teljesítménynek, amit az összes többi energiaforrásból elő tudunk állítani!

A Nap sugárzásából így mindössze 15 perc alatt annyi energia jut a Földre, amennyit az emberiség egy egész év alatt felhasznál.
Enélkül az energia nélkül nem lenne élet a Földön.

A napenergia közvetlen hasznosítása régóta foglalkoztatja az embert. 

Szókratész már az időszámításunk előtt 400 évvel kitalálta a passzív napenergia hasznosítás egyik legfontosabb építészeti megoldását. Az általa vázolt napház elve olyan épületeket ajánl építeni, ahová a nap télen, alacsony napállásnál mélyen besüt és felmelegíti a belső teret.
Viszont nyáron a magas napállásnál a napsütés kívül marad, ezért nem melegíti a lakóteret.

A napház elv üvegfelületekkel még eredményesebben alkalmazható. Ezt az építészet sajnos a XX. század második felére kicsit elfelejtette, pedig még a 100 éves tornácos parasztházainknál megfigyelhető volt, hogy télen besütött a nap az ablakokon, nyáron viszont a párkányig árnyékot adott a tornác.

Az első, mai napelemekhez hasonlatos panelt egy New Yorkban élő villanyszerelő, Charles Edgar Fritts építette meg 1883-ban. Ez a szelénből készült napelem már a mai szilícium napelemekhez volt hasonló. A napelemek fejlődésében ezután a félvezetők felfedezése és alkalmazása hozta meg az áttörést: 1954-re (Pearson, Fuller és Chapin) építették meg az első, ma is használatos típust a NASA részére (fotó balra alább).

Civil kereskedelmi forgalomba 1971-ben kerültek ki először panelek. 

A magyar elnevezés kissé megtévesztő. Helyesebb a fényelem vagy a fotovillamos, fotovoltaikus elem elnevezés. A napelemek (angolul solar panel) ugyanis nem csak napsütésben, hanem bármilyen fény hatására áramot termelnek. 

A folyamat lényege, hogy a fényt alkotó fotonok a napelem félvezető rétegébe csapódva energiájukkal részecske vándorlást idéznek elő, aminek hatására a réteg két széle között feszültségkülönbség keletkezik.
Az így hasznosítható áram erőssége annál nagyobb, minél intenzívebb a beeső fény. Az tehát igaz, hogy a napelemek tiszta időben, lehetőleg merőlegesen
érkező, zavartalan napsütésben termelnek a legjobban.

A napelem nem keverendő össze a napkollektorral. Előbbi áramot termel, a napkollektorok viszont meleg vizet készítenek.