A napelemek elektromos energiát állítanak elő a napsugárzás hatására. A termelt energiát közvetlenül visszatáplálhatjuk az elektromos hálózatba, ezt a szolgáltató visszavásárolja, vagy akkumulátorok segítségével eltárolhatjuk későbbi felhasználásra.

A napelem vagy fotovillamos elem olyan szilárdtest eszköz, amely az elektromágneses sugárzást (fotonbefogást) közvetlenül villamos energiává alakítja. Az energiaátalakítás alapja, hogy a sugárzás elnyelődésekor mozgásképes töltött részecskéket generál, amiket az eszközben az elektrokémiai potenciálok, illetve az elektron kilépési munkák különbözőségéből adódó beépített elektromos tér rendezett mozgásra kényszerít, vagyis elektromos áram jön létre. Ez a jelenség ívkisüléses lámpák esetén is lezajlik, nem szükséges kizárólagosan napfény. A napelemek vékony szilícium lapkákból állnak, amelyeket különböző hordozófelületekre visznek fel, ezzel biztosítva az elemnek megfelelő merevséget, és sérülésmentességet. A szilícium lapkákba rétegesen meghatározott tulajdonságú atomokat diffundálnak, ezzel egy úgymond szennyezett félvezetőt kapunk. A szennyező atomok egy része elektron többlettel bír, másik részének elektron hiánya van a hordozó szilíciumhoz képest. Ha a fényt alkotó fotonok egy olyan atommal ütköznek aminek elektron többlete van, ezt kiütve elektron áramlás indul meg, azaz egyenáram fog folyni zárt hálózatban. A fény hatására a napelem pólusai között egyenfeszültség alakul ki. Tehát a napelem áramgenerátornak tekinthető.