A napelem több fotovoltaikus elem kombinációja, vagyis olyan eszközök kombinációja, amelyek képesek a napsugárzást elektromos árammá alakítani. Minél több ilyen elem van az akkumulátorban, annál nagyobb az elektromos potenciálbeli különbség.
A fotocellák működési elve a belső fotoelektromos hatás jelenségén alapszik, amelyet E. Becquerel fedezett fel 1839-ben. De csak a XX. Század közepétől a tudományos és technológiai fejlődésnek köszönhetően lehetővé vált kompakt, olcsó és hatékony napelemek gyártása. Ennek megfelelően azonnal bőséges lehetőségeket nyitott meg a belőlük álló napelemek használatára.
Ha a fotocella működési elvét a legegyszerűbb szavakkal magyarázzuk, akkor ez egy félvezető, amely két szilícium ostyából áll, bizonyos adalékokkal. Ezek az adalékok elektronfelesleget hoznak létre az egyik lemezen, és hiányuk a másik lemezen. Annak megakadályozása érdekében, hogy a felesleges elektronok spontán módon beköltözzenek abba a zónába, ahol nem elegendőek, az úgynevezett blokkoló réteg zóna e két réteg határán helyezkedik el. Ez a mozgás csak külső hatással történhet.
Ilyen külső hatás a napfény fotonjai. Miután megkapta energiáját, az elektronok képesek legyőzni a blokkoló réteg zónájának ellenállását. Potenciálkülönbség jelenik meg a félvezetőben, ezért az áram folyni kezd.
Az elektromos áram erőssége közvetlenül függ a fotocella felülete által elfogott fotonok számától. Ez a mennyiség pedig sok tényezőtől függ, amelyek közül a legjelentősebb a napsugárzás intenzitása. Ennek alapján könnyű megérteni, miért használják a napelemeket széles körben, elsősorban a déli régiókban. Az olyan országokban, mint Spanyolország, Olaszország, Görögország, Törökország stb., A napelemek energiája a teljes elfogyasztott energia jelentős részét teszi ki, különösen nyáron.
Természetesen a napelemeknek vannak hátrányai. Fényforrás nélkül nem tudnak éjjel-nappal dolgozni, ezért a feszültség stabilizálása és az elektromos töltés felhalmozása érdekében eszközöket kell hozzájuk csatlakoztatni. Viszonylag könnyűek, ezért sok telepítési helyet igényelnek. Számos előnyük van. Ahol lehetséges kis kapacitásokkal, és ugyanakkor lehetetlen csatlakozni az elektromos hálózatokhoz, a napelemek egyszerűen pótolhatatlanok. Nos, a pilóta nélküli űrhajók és állomások egyáltalán nem nélkülözhetik őket.
