A napelem olyan eszköz, amely a napenergiát elektromos energiává alakítja. Működési elve a fotoelektromos effektuson alapul, amely a fényenergiát elektromos energiává alakító fizikai jelenség. A napelemek főként több napelem egységből állnak, amelyek mindegyike félvezető anyagot, általában szilíciumot vagy más anyagot tartalmaz.
Amikor a napfény rávilágít a napelemekre, a fotonokat a félvezető anyagok elnyelik, és az általuk szállított energia a félvezetőben lévő elektronokba kerül. Ezen a ponton az energiával gerjesztett elektronok átmennek eredeti sávszélességű pályájukról a vezetési sávra, és szabad elektronokat képeznek. Ezek a szabad elektronok a napelemben lévő elektronkoncentrátor felé mozognak, elektromos áramot képezve.
A napelemeknél általában különböző pozitív és negatív tulajdonságokkal rendelkező félvezető anyagokat használnak, mint például a p-típusú és az n-típusú, a PN csomópontok kialakítására. A p-típusú régióban lévő anyag kis mennyiségű Akali fémmel van adalékolva. Napsugárzás hatására az Akali fém anyag elektronokat ad át az n-típusú anyagnak, elektromos áramot képezve. Ez a PN átmenet a fényenergiát elektromos energiává alakítja.
A napelemeknek számos előnye van, egyrészt tiszták és tiszták, utólagos szennyezés nélkül; Másrészt nagy hosszú távú megbízhatósággal és több mint 30 év élettartammal rendelkezik. Ráadásul a napelemek ára a technológia fejlődésével folyamatosan csökken, és jelenleg közeledik a fosszilis tüzelőanyagok árához.
A napelemek használata nemcsak tiszta és megújuló energiát biztosíthat az embereknek, csökkentheti a fosszilis tüzelőanyagoktól való függőséget, hanem segíthet a környezet jobb védelmében és a fenntartható fejlődés elérésében.