A napelemelektromos rendszer fő része a napelemi panel. A piac különböző típusú napelemi panelet kínál. A napelemi panelek más néven fotovoltaikus napelemi panelek. A napelemi panel vagy napelemi modul alapján egy sorban és párhuzamosan csatlakoztatott napelemi cellák tömbje.
Egy potenciális különbség kialakul egy napelemi cellában, ami kb. 0,5 volt, ezért a szükséges számú ilyen cellát sorban kell csatlakoztatni, hogy 14-18 voltot érjenek el, hogy feltöltsék egy szabványos 12 voltos akkumulátort. A napelemi panelek összekötése egy napelemi tömböt hoz létre. Több panel egymással sorban és párhuzamosan van összekötve, hogy magasabb áram és magasabb feszültséget érjenek el.
A hálózattal kapcsolódó napelemi generáló rendszerben a napelemi modulok közvetlenül egy inverterhez vannak csatlakoztatva, és nem közvetlenül a terheléshez. A napelemi panelekből gyűjtött energia nem állandó, hanem változik a rájuk eső napfény intenzitásával. Ezért a napelemi modulok vagy panelek nem táplálnak közvetlenül bármilyen elektromos berendezést. Ehelyett egy inverterhez adnak áramot, amely kimenete szinkronizálva van a külső hálózati ellátással.
Az inverter gondoskodik az általa generált kimeneti energia feszültség-szintjéről és frekvenciájáról, mindig ugyanolyan szintet tart fenn, mint a hálózati ellátás. Mivel mind a napelemi panelekből, mind a külső hálózati ellátásból származó energiát használunk, az áram feszültség-szintje és minősége állandó marad. A önálló vagy hálózati visszafelé kapcsolódó rendszerek esetén, mivel nincs hálózattal való kapcsolat, a rendszerben bekövetkező bármilyen energia-szint-változás közvetlenül befolyásolhatja a róla táplált elektromos berendezések teljesítményét.
Tehát valamilyen módon kell fenntartani az áram feszültség-szintjét és szolgáltatási ütemét. Ezt egy akkumulátorbank, amely párhuzamosan van csatlakoztatva a rendszerhez, biztosítja. Itt az akkumulátort a napelemi árammal töltik fel, majd ez az akkumulátor közvetlenül vagy inverteren keresztül táplál egy terhelést. Így a napfény intenzitásának változása miatti energia-minőség-változást elkerülhetjük a napelemi rendszerben, helyette folyamatos, egyenletes energia-szolgáltatást tudunk fenntartani.
Általában mély ciklusú szenvedélyes akkumulátorokat használnak ezen célra. Ezek az akkumulátorok tipikusan úgy vannak kialakítva, hogy több töltési és lemerülési ciklust képesek kezelni a szolgáltatás során. A piacra kapható akkumulátor-csomagok általában 6 vagy 12 voltosak. Tehát ilyen akkumulátorokat sorban és párhuzamosan is lehet összekötöni, hogy magasabb feszültség- és áramsorozatot érjenek el az akkumulátor-rendszerben.
Nem kívánatos túltölteni vagy túlmeríteni egy szenvedélyes akkumulátort. Mind a túltöltés, mind a túlmerítés súlyosan károsíthatja az akkumulátor-rendszert. Ahhoz, hogy ezt a két helyzetet elkerüljük, szükség van egy irányítóra, amely a rendszerhez csatlakoztatva fenntartja az áramfolyamot az akkumulátorokba és onnan.
Természetesen a napelemi panelben termelt áram DC. A hálózati ellátásból származó áram AC. Tehát ahhoz, hogy a hálózati ellátásból és a napelemi rendszerből származó áramot közös berendezések futtatására használjuk, szükség van egy inverterre, amely a napelemi rendszer DC-ét átalakítja a hálózati ellátás AC-jével megegyező szintre.
Az off-grid rendszerben az inverter közvetlenül az akkumulátor termináljaihoz van csatlakoztatva, így az akkumulátorból származó DC-át először AC-ra alakítja, majd a berendezésekhez adja. A hálózattal kapcsolódó rendszerben a napelemi panel közvetlenül az inverterhez van csatlakoztatva, és ez az inverter ugyanolyan feszültség- és frekvenciájú áramot ad a hálózatnak.
A modern hálózattal kapcsolódó rendszereknél minden napelemi modult egyedi mikro-inverterrel kötünk össze a hálózattal, hogy magas feszültségű váltakozó áramot legyenek képesek előállítani minden egyes napelemi panelből.
Egy önálló napelemi elektrikus rendszer alapvető blokkdiagramja látható fentebb. Itt a napelemi panelben termelt elektromos energia először a napelemi irányítóhoz kerül, amely a sorban feltölti az akkumulátorbankot, vagy közvetlenül a napsugárzásra reagáló, alacsony feszültségű DC-berendezésekhez, mint például laptopok és LED világító rendszerekhez adja. Általában az akkumulátor a napelemi irányítótól kap áramot, de ha a napelemi panelből elért áram-szint alacsony, akkor az akkumulátor is táplálhatja a napelemi irányítót.
Így a táplálás folyamatosan folytatódik a napelemi irányítóhoz közvetlenül csatlakoztatott, alacsony feszültségű berendezésekhez. Ebben az elrendezésben az akkumulátorbank termináljai is az inverterhez vannak csatlakoztatva. Az inverter átalakítja az akkumulátorbankban tárolt DC-energiát magas feszültségű AC-ra, hogy nagyobb elektromos berendezéseket, mint például mosógépeket, nagyobb televíziókat és konyhai berendezéseket futtasson.
A hálózattal kapcsolódó napelemi rendszerek két típusúak: egyetlen nagy inverterrel rendelkezők és több kis inverterrel rendelkezők. Az első típusú napelemi rendszerben a napelemi panelek és a hálózati ellátás egy közös központi inverterhez, a hálózattal kapcsolódó inverterhez van csatlakoztatva, ahogy az alábbi ábra mutatja.
