A napelem vagy fotovillamos elem, amit az idegenes photo-voltaikus kifejezésből a magyar irodalom olykor PV elemnek is nevez, 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 bármilyen megfelelő fényspektrummal rendelkező fényforrás esetén is lezajlik, nem szükséges kizárólagosan napfény.
A napelem cella két különböző, egymással összekapcsolt, vékony rétegű félvezető anyagot tartalmaz. Az egyik félvezető a p-típusú (pozitív) szennyezést, a másik az n-típusú (negatív) szennyezést kap. Ezek a félvezetők általában szilíciumból készülnek, de készülhetnek más anyagokból is.
A szilícium – stabilitásából adódóan – elméletileg korlátlan ideig változatlan marad, így igen alkalmas ilyen célokra történő alkalmazása.
A napelem modulok által termelt áram egyenáram, amit, hogy a háztartásunkban is fel tudjuk használni szükségünk van egy speciális áramátalakítóra az úgynevezett invertere. Ez a szerkezet a napelem panelok által megtermelt egyenáramot átalakítja váltakozó árammá, 220v 50 Hz – ezáltal alkalmassá teszi azt az elektromos hálózatba való betáplálásra.
A betáplált villamos energiát kétirányú oda-vissza számláló villamos mérőóra regisztrálja, hasonlóan az eddigi fogyasztásmérőhöz. Ennek a speciális mérőórának azonban két számsora van, egyik a napelemek által megtermelt, a másik a hálózatról elfogyasztott villamos energiát méri. A fogyasztást évenkénti leolvasással, szaldós módszerrel állapítják meg.
Legutóbbi hozzászólások