A napelemek más néven napcellák a fotóvillamos jelenséget hasznosítják. Ez alatt a Nap sugárzási energiájának közvetlenül villamos energiává történi átalakítását értjük. A napelem fény hatására működik, így közvetlen vagy közvetett napsugárzás, illetve egyéb fényforrás hatására is. Az említett elektromágneses sugárzás a napelem alapanyagát képezi 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 megfeleli inverterrel a kívánt feszültségű és frekvenciájú váltóárammá tudjuk alakítani.