A napelem olyan fotovillamos elem, amely a Nap sugárzási energiáját közvetlenül alakítja át villamos energiává. A napelemek alapanyaga félvezető. Az energiaátalakítás a félvezető alapanyagban játszódik le. Az energiaátalakítás alapja, hogy a fény elnyelődésekor mozgásképes töltött részecskéket generál, amelyeket az eszközben az elektrokémiai potenciálok, illetve az elektron kilépési munkák különbözőségéből adódó beépített elektromos tér rendezett mozgásra kényszerít.
A szilicium alapanyag megjelenése, a félvezető eszközök térhódítása új irányt adott a fotovillamos eszközök fejlődésének. A fotovoltaikus elemekabban különböznek a napelemektől, hogy árnyékban is képesek áramot termelni, nem csak napsütésben.
A napelemekre 25 év a garancia, de ez sokszor 40 év is lehet. A napenergia hasznosításának, így a napelemeknek is rendkívül ígéretes jövőjük van. Azt az energiát, amely az összes Földön található és kitermelhető kőolajkészletekben rejlik a Nap 1,5 (azaz másfél ) nap alatt sugározza a Földre. Az emberiség évi energiafogyasztása megfelel 1 (egy ) óra alatt kibocsátott napsugárzásnak.
Érvek ellene:
- A napenergia nem nagyon megbízható, mert a Földet elérő napfénytől függ. Ezért a napelem hatástalan éjszaka, és kevésbé hatékony felhős időben.
- A napenergia jelenleg nem költséghatékony. A fotovoltaikus erőművek drágák, kb. 10% hatékonyságúak, a megtérülési idejük mintegy 5 éves nagyságrendű.
- A napenergia hatékony napi felhasználásához tároló, szállító és háttérkapacitásra van szükség, mivel a napenergia termelése nem a fogyasztáshoz, hanem a napfényhez igazodik.
- A napelemek víszintesen polarizálják a fényt, így a vízirovarok azt vízfelületnek tekintik, ezért ide teszik le a petéiket, amik így elpusztulnak.