A napelem olyan berendezés, amely a napfény energiáját közvetlenül villamos energiává alakítja. Egy napelemes rendszer általában több napelem-modulból és azok kiegészítő elemeiből (pl. inverter, tartószerkezet, kábelezés, esetleg energiatároló) áll, és az így előállított elektromos energiát lakóépületekben, ipari létesítményekben vagy közműhálózathoz csatlakozva hasznosítják.
A napelem működése a fotovoltaikus hatáson alapul: a napfény fotonjai a félvezető anyagban (leggyakrabban szilíciumban) elektronokat szabadítanak fel, ami elektromos áramot hoz létre. A napelem-cellák sorba és párhuzamosan kapcsolva modulokat alkotnak; az így keletkező egyenáramot inverter alakítja át használható váltóárammá a fogyasztók vagy a hálózat számára.