Energię, wytworzoną przez panele fotowoltaiczne w ciągu dnia, która nie została zużyta przez odbiorniki, można magazynować w akumulatorach różnego typu. Efektywność ich działania szacowana jest na poziomie \( 90\% \). Zmagazynowana energia może być zużywana w nocy lub w dni ze złymi warunkami pogodowymi. Koszty magazynów energii w układzie off-grid dochodzą do poziomu około \( 30\% \) kosztów całej instalacji fotowoltaicznej. Na Rys. 1 pokazano schemat elektryczny układu fotowoltaicznego typu off-grid z magazynem energii, czyli zestawem akumulatorów.
W momencie ładowania energia elektryczna zamieniana jest na energię chemiczną, a w procesie rozładowania (pobierania energii) energia chemiczna zamieniana jest na elektryczną. Zaletami akumulatorów są:

1. możliwość przenoszenia magazynu energii elektrycznej,
2. możliwość dostarczania dużej ilości energii w krótkim czasie,
3. niezawodność,
4. dostarczanie energii w postaci prądu stałego.

Energia wytwarzana w panelach fotowoltaicznych w ciągu dnia, która nie była zużywana przez odbiorniki, jest magazynowana w akumulatorach. Zmagazynowana energia może być zużywana w nocy lub w dni ze złymi warunkami pogodowymi. Akumulatory w systemach fotowoltaicznych są często ładowane/rozładowywane, dlatego muszą spełniać większe wymagania od akumulatorów stosowanych np. w samochodach. Najczęściej stosowane są akumulatory klasyczne, kwasowo-ołowiowe (PbA), produkowane specjalnie dla systemów fotowoltaicznych, które jednak mają ten minus, że psują się przy regularnym rozładowywaniu poniżej \( 50\% \). Inne rodzaje wykorzystywanych akumulatorów, to akumulatory niklowo-kadmowe (NiCd) lub niklowo-metalowo-wodorkowe (NiMH), w których wymagane jest głębokie rozładowanie oraz akumulatory litowo-jonowe.
Akumulatory hermetyczne często zawierają elektrolit w postaci żelu i wtedy nie wymagają konserwacji. Żywotność typowych akumulatorów podłączonych do systemów fotowoltaicznych trwa od trzech do pięciu lat, w zależności od cykli ładowania/rozładowywania, temperatury i innych parametrów. Im akumulator jest częściej ładowany/rozładowywany, tym krótszy jest okres jego eksploatacji.

Akumulatory, zależnie od rodzaju, mogą być ładowane na różne sposoby, na przykład przy stałym prądzie, przy stałym napięciu itp. Sposób ładowania określany jest przez producenta.
Akumulatory opracowane specjalnie dla systemów fotowoltaicznych są zaprojektowane tak, aby miały następujące właściwości [1]:

1. wytrzymałość na zmiany cykliczne,
2. niezawodność w cyklicznych warunkach rozładowania,
3. wzrost wydajności przy wolnym tempie rozładowania,
4. niskie samorozładowanie,
5. wysoka energia (kWh – kilowatogodzin) i pojemność (Ah – amperogodzin),
6. możliwość pracy w szerokim zakresie temperatur,
7. opłacalność,
8. długa żywotność, niskie wymagania konserwacyjne.

Wymagania techniczne dotyczące wydajności i energii systemu fotowoltaicznego typu off-grid, czyli poza siecią, są prezentowane przez Rydh i Sandén [2]. Aby uzyskać dostateczną ilość energii zimą do zmagazynowania, wymagana jest większa ilość paneli fotowoltaicznych niż wynika to ze średniego zużycia energii. Są potrzebne, by wychwycić wystarczająco dużo energii w ciągu kilku słonecznych godzin zimą i zmagazynować ją w akumulatorach. Aby wykorzystać energię z akumulatorów i z paneli fotowoltaicznych, niezbędny jest odpowiedni układ elektroniczny, którego schemat przedstawiono na Rys. 1.

Na Rys. 1 pokazano schemat działania układu elektrycznego systemu fotowoltaicznego off-grid. Panel fotowoltaiczny zamienia energię promieniowania słonecznego na energię elektryczną, która poprzez wyłącznik oraz miernik skierowana jest do sterownika ładowania do magazynu energii oraz odbiorników prądu stałego (DC). Z magazynu energia płynie poprzez miernik i wyłącznik do falownika, który przetwarza prąd stały (DC) na prąd zmienny (AC). Prąd AC przekazywany jest dalej do odbiorników (AC).
Magazyny energii w postaci akumulatorów ołowiowych składają się z komory, w której znajduje się ciekły elektrolit, czyli kwas siarkowy \( H_{2}SO_{4} \) w którym zanurzone są elektrody, elektroda dodatnia \( PbO_{2} \) oraz elektroda ujemna Pb. Zachodzą tutaj następujące procesy ładowania i rozładowana – zob. Rys. 2.

Akumulator całkowicie naładowany, to taki, w którym elektroda dodatnia pokryta jest nadtlenkiem ołowiu, a ujemna to czysty ołów. W tym momencie cały kwas jest w elektrolicie, czyli ciężar właściwy elektrolitu jest największy. W czasie rozładowywania część kwasu łączy się z płytą elektrod, tworząc związek siarczan ołowiu, powstający na obu elektrodach. W czasie trwania tego procesu można mierzyć ciężar właściwy elektrolitu, który będzie się zmniejszał, dając informację o stanie rozładowania akumulatora. W czasie ładowania akumulatora kwas siarkowy jest wypychany z płytek akumulatora do elektrolitu. W tym momencie ciężar właściwy elektrolitu będzie wzrastał, aż do całkowitego naładowania akumulatora.
Po całkowitym naładowaniu akumulatora, energia dostarczona do niego powoduje elektrolizę wody, podczas której wydziela się wodór i tlen. Jest to główny powód dodawania wody do ogniw akumulatorowych.

Do popularnych producentów produkujących akumulatory należą Tesla, Mercedes Benz, MA, LG Chem i Enphase [3]. Akumulatory Tesli charakteryzują się wysoką wydajnością rzędu \( 90\% \) z gwarancją na 10 lat. Mercedes Benz produkuje akumulatory o pojemności 2,5 kWh, które można łączyć w zespół do 8 akumulatorów.
Produkt Tesli z serii PowerWall 2 zawiera akumulator (produkcji Panasonic) wraz z falownikiem. Charakteryzuje się on wydajnością rzędu \( 90\% \) oraz możliwością rozładowania do \( 100\% \). SMA produkuje falownik, które mogą być używane w systemie off-grid i on-grid jak też zintegrowane z akumulatorami Mercedes-Benz, LG Chem, Sony i innymi. LG Chem opracował serię akumulatorów, których sprawność sięga \( 95\% \). Marka Enphase produkuje małe akumulatory o sprawności do \( 96\% \) oraz możliwości rozładowania do \( 95\% \). W tabeli (na Rys. 3 ) przedstawiono porównanie parametrów akumulatorów różnych producentów. Najważniejsze z nich to pojemność i gwarantowana żywotność.
Tabela porównuje parametry akumulatorów różnych producentów.

Pojemność akumulatora określa jaka energia może być zmagazynowana, oczywiście im wartość jest większa tym lepiej. Następna wielkość to technologia w jakiej wytwarzany jest akumulator. Żywotność akumulatora określa po jakim czasie (po ilu latach) możliwość magazynowania energii zmniejszy się do jakiej wartości początkowej. W następnych wierszach podane są waga, wymiary, możliwość rozbudowy i zastosowania jako UPS.