A napelemek, vagy más néven napcellák a fotovillamos jelenséget hasznosítják.
Ez alatt a Nap sugárzási energiájának közvetlenül villamos energiává történő átalakítását értjük.
A napelem fény hatására működik, így közvetlen vagy közvetett (az égboltról érkező) napsugárzás, illetve egyéb fényforrás hatására is. Ezért óriási a jelentősége a napelemek tájolásának. Ideálisnak tekinthető a déli fekvés, 25-40° dőlésszöggel. Ezektől az irányoktól való eltérés természetesen teljesítmény csökkenést okoz, de a legnagyobb veszélyt az árnyék jelenti.
Az említett elektromágneses sugárzás a napelem alapanyagát képező félvezetőben szabad töltéshordozókat hoz létre, amelyek hatására a napelem fémelektródáin feszültségkülönbség keletkezik.
Ha a fémelektródákat külső áramkörön keresztül összekapcsoljuk, akkor a napelem megvilágításának hatására a külső áramkörben azzal arányos mértékű egyenáram folyik.
Az áram nagyságát a keletkezett szabad töltéshordozók száma határozza meg, feszültség pedig az alapanyag jellegétől függ.
A termelt egyenáramot egy megfelelő inverterrel a kívánt feszültségű és frekvenciájú váltóárammá tudjuk alakítani.
Elektromos hálózatra kapcsolható napelemes rendszer esetén a fotovillamos berendezés egy arra alkalmas inverteren keresztül össze van kötve az utcai hálózattal.
A nappal termelt, fel nem használt villamos áramot a helyi áramszolgáltató megvásárolja, a mennyiségét egy ad-vesz mérős villanyóra méri.
A hálózatra kapcsolt rendszer előnye, hogy napos időben, akkor is termeli az áramot, ha nincs fogyasztás, és akkor fogyaszthatjuk el, amikor szükség van rá.
Vagyis teljes függetlenséget biztosít, veszteség nélkül.
A rendszer bővíthető, áthelyezhető. Ha megváltozik a fogyasztási szokás, akkor változtatható.
Természetesen igazodunk a megrendelő igényeihez, anyagi lehetőségéhez, és többféle minőségű, árú napelemet kínálunk.
Napelemes rendszer alkalmazása lecsökkenti, sőt ingyenessé is teheti az elektromos fogyasztást.
Ezek a rendszerek a mindennapi élet és az ipar bármely területén alkalmazhatóak, telepítésük egyszerű, karbantartást nem igényelnek, működésük egyetlen szükséges eleme a napfény.
Magyarországon viszonylag nagy az éves napsütéses órák száma (több mint 2100).