A napelemek vagy más néven napcellák a fotóvillamos jelenséget hasznosítják. Ez alatt a Nap sugárzási energiájának közvetlenül villamos energiává történő átalakítását értjük. A napelem fény hatására működik, így közvetlen vagy közvetett napsugárzás, illetve egyéb fényforrás hatására is. Az említett elektromágneses sugárzás a napelem alapanyagát képező félvezetőben szabad töltéshordozókat hoz létre, amelyek hatására a napelem elektródáin 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, a feszültség pedig az alapanyag jellegétől függ. A termelt egyenáramot egy megfelelő inverterrel a kívánt feszültségű és frekvenciájú váltóárammá tudjuk alakítani.

 A napelemes rendszereknek két változatát lehet kialakítani:

• Hálózatba visszatöltő rendszer:

Meglévő elektromos hálózatra kapcsolva a nappal termelt, fel nem használt áramot a helyi áramszolgáltató megvásárolja, ennek mennyiségét egy ad-vesz mérős digitális villanyóra méri.

• Sziget üzemű rendszer:

A napelemekkel termelt, fel nem használt áramot akkumulátorokban tároljuk. A rendszer különösen ajánlott olyan helyeken ahol a hálózatos áramszolgáltatás nem, vagy csak nagyon nagy költségek árán építhető ki (pl. tanyák, erdészházak)