Az első nagyobb, kísérleti célokat szolgáló napelem erőművet a Szovjetunióban, Taskentben építették meg 1933-ban, ezzel egyidőben olyan nagy berendezést is terveztek, amely képes lett volna energiával ellátni egy várost, ez azonban nem készült el. A napenergiának a lakásban (háztartásban) történő közvetlen hasznosítására vonatkozó első kísérleteket 1930 és 1940 között végezték.
Ezekben az években a legtöbb napelem ház (például G. F. Keck, Illinois Institut of Technology 1940, F. W. Hutchinson Purdue, University of Indiana 1945) csak annyiban volt „szolár", amennyiben a déli homlokzatukon túlméretezett üvegfelületek voltak.
Ezek az intézkedések természetesen nem voltak elegendők, mert napsütéskor a ház túlmelegedett, borult időben pedig kihűlt. Télen ezért sokkal több fűtőanyagra volt szükség, mint más házakban. A hőtárolás kérdése még sok problémát okozott. A háború előtti években felismerték a Nap fontos egészségügyi hatását is. A tüdőbaj leküzdésére számtalan helyen, főként a svájci hegyekben nagy ablakfelületű épületeket építettek, hogy minél több napfényt fogadjanak be. A korszak valamennyi modern építésze a napot fontos „építőelemnek" tekintette. 1939-ben készült el az első MIT-napelemes-ház A munkacsoportot James Hottle és B. Woertz vezette.
Az első nagy átépítés, amelynek során szolár-vízmelegítőket szereltek fel, 1939-ben, Floridában volt (tervező: Edison Court). A kollektorok acélból készültek, kettős üvegezéssel, a lapos, ovális formájú vezetékek vörösrézből. A víz néhány óra alatt 83 °C-ra melegedett fel. Ezeket az első, sorozatban gyártott kollektorokat a Pan American Solar Heater Inc. cég készítette.
Kaliforniában, Floridában, Texasban és Arizonában a szolármelegítők alkalmazása a negyvenes évektől kezdve terjedt el. Az első napelemes-házat, amelyben a fűtőenergiaszükséglet mintegy 80%-át a napenergia fedezi, 1948-ban Telkes—Raymond— Peadoby építették Doverben (USA, Massachusetts állam). A második világháború itán a napenergia-kutatás a kezdődő energiaellátási nehézségek következtében nagyobb lendületet vett. Gyakorlatilag a világon mindenütt felismerek a tudósok és mások is a napenergia nagy jelentőségét. A kisebb és nagyobb ipari vállalatok a világ minden részében fontos adalékokkal járultak a kutatáshoz.
Különböző amerikai egyetemek és kutatóintézetek 1950 után szervezték a témakörben az első nagy tudományos üléseket. Az UNESCO és az indiai kormány 1954 októberében szervezte az első, fontos nemzetközi konferenciát, amely csak a nap- és szélenergiával foglalkozott. 1955 októberében az arizonai Phoenixben alakult meg a napenergia alkalmazásával foglalkozók egyesülete, az AFASE (Association For Applied Solar Energy), egyidejűleg tudományos ülésszakot és a napenergiát hasznosító berendezéseket bemutató kiállítást is tartottak. Harminchat országból mintegy ezer tudós vett részt a rendezvényen, a kiállításon 80 szolárberendezést mutattak be. 1956. március elsején megjelent a napenergiával foglalkozó első modern folyóirat, a „The Sun at Work" és egy évvel később, 1957 januárjában a „The Journal of Solar Energy Science and Engineering".
A beható kutatómunka számos gyakorlati eredményt hozott. Amerikában, a Szovjetunióban, Japánban és Franciaországban mind nagyobb naperőműveket és olvasztóberendezéseket építettek. Számos országban, mint például Japánban, Ausztráliában, Izraelben, Cipruson,
Dél-Afrikában a szolár-vízmelegítők természetessé váltak. Mind több olyan házról
lehet hallani, amelyet a napenergiával fűtenek vagy klimatizálnak. Ezekben az években, 1945 és 1959 között építették a legfontosabb, úttörő jellegű napelemes-házakat.