Uziemienie jest ważnym elementem bezpieczeństwa i wydajności systemów fotowoltaicznych. Uziemianie oznacza połączenie z ziemią, w punkcie o zerowym potencjale odniesienia. Stosuje się dwie metody uziemienia sprzętu oraz uziemienie systemu. Uziemienie sprzętu to łączenie ze sobą metalowych ram, obudów, czyli materiałów przewodzących, normalnie nieprzesyłających prądu i podłączanie ich do ziemi. W ten sposób utrzymuje się te materiały o potencjale 0 V w stosunku do ziemi.
Uziemienie systemowe to podłączenie jednego z przewodów przenoszących prąd w systemie (DC lub AC) do uziemienia w jednym punkcie, co oznacza, że przewód będzie miał odniesienie do masy, a zatem pozostanie na potencjale 0 V do ziemi. Ponieważ należy zapobiegać potencjałom na powierzchniach odkrytych, dlatego uziemienie sprzętu jest wymagane we wszystkich systemach, podczas gdy uziemienie systemu nie jest konieczne [1]. Wszystkie sieci energetyczne w domach czy mieszkaniach są uziemione, co oznacza, że uziemiony jest zarówno sprzęt jak i system. Uziemienie systemu to połączenia wykonane dla DC z przewodem ujemnym, a dla AC z neutralnym, przewody te stają się przewodami uziemienia.
Usterka uziemienia to niezamierzone, przewodzące elektrycznie połączenie między przewodem prądowym obwodu elektrycznego, a przewodami normalnie nieprądowymi, np. metalowymi obudowami, metalowymi bieżniami, urządzeniami metalowymi lub uziemieniem ( Rys. 1 ).

Prawidłowo uziemiony panel PV przedstawiono na Rys. 2. Metalowa obudowa połączona jest z prętem uziemienia przez przewód uziemiający urządzenie. To połączenie uziemiające zapewnia zerowy potencjał w stosunku do ziemi, przez co jest bezpieczne dla osoby dotykającej skrzynkę i układy elektroniczne wykorzystane w systemie PV.

Na Rys. 2 pokazano ochronę odgromową z dodatkowym przewodem uziemiającym, łączącym bezpośrednio panel fotowoltaiczny z prętem uziemienia. Połączenie to zapewnia bezpośrednią, niskoomową ścieżkę. Elektronika ma własne połączenie z uziemieniem. Dzięki temu uziemieniu ryzyko skutków wyładowań atmosferycznych jest znacznie zmniejszone. Wszystkie systemy elektryczne są narażone na przepięcia przejściowe. Skoki napięcia mogą być spowodowane bezpośrednimi uderzeniami pioruna, pobliskimi błyskawicami, które indukują prąd i napięcie na przewodach systemowych lub przepięciami sieci energetycznej, które często są spowodowane dużymi silnikami przemysłowymi lub innymi dużymi obciążeniami indukcyjnymi, które są wyłączane i włączane. Podczas gdy błyskawica jest zawsze problemem, najczęstsze prawdopodobieństwo przepięcia pochodzi z sieci użytkowej, więc całe domy i ich urządzenia wymagają ochrony przeciwprzepięciowej. Długie przebiegi przewodów między tablicą a falownikiem również zwiększają to ryzyko. Typowe miejsca ochrony przeciwprzepięciowej znajdują się przy wejściu do sieci AC i urządzeniach monitorujących system, które są częścią systemu fotowoltaicznego. Najlepszą ochroną przeciwprzepięciową jest dobrze uziemiony system.
Uziemienie sprzętu jest absolutnie konieczne we wszystkich systemach fotowoltaicznych [2]. Przewód uziemiający służy do łączenia wszystkich elementów nośnych i odsłoniętych części metalowych, które mogą mieć kontakt z przewodami przewodzącymi prąd, np. ramy paneli PV, elementy montażowe układu, metalowe podstawy urządzeń, takich jak falowniki, rozłączniki i liczniki, metalowe skrzynki podłączeniowe, uchwyty metalowe podtrzymujące przewody oraz każda odsłonięta metalowa część, która może mieć kontakt z przewodami. W warunkach normalnych prąd nie płynie w przewodzie uziemiającym. Jedynym okresem, w którym przewodzi prąd jest usterka, gdy przez ścieżkę o niskiej rezystancji płynie prąd do masy. Elementem uziemiającym jest taśma stalowa ocynkowana (tzw. bednarka) wkopana w ziemię lub pręt wbity w ziemię ( Rys. 3 ). Mogą być także inne sposoby dające bezpośredni kontakt przewodu uziemiającego z ziemią w otworze, wykopie lub w fundamencie.

Przewód uziemienia jest zazwyczaj gołym drutem miedzianym, używanym do podłączenia z elementem uziemiającym. Trzeba tutaj uwzględnić różnice pomiędzy materiałami tworzącymi złącze. Źle dobrane spowodują korozję, a w dalszej kolejności zwiększenie oporności i utratę połączenia z ziemią.
Na Rys. 4 pokazano przykładowy schemat uziemienia całego systemu fotowoltaicznego zamontowanego na dachu lub elewacji budynku. Elementy konstrukcji oraz skrzynki ze sprzętem elektronicznym i łączeniowym są uziemione. Przewód ujemny paneli fotowoltaicznych (DC) jest uziemiony do ziemi przed falownikiem. Zabezpiecza to falownik przed usterką. W ten sposób tworzy się uziemienie układu po stronie prądu stałego DC. Przewód uziemiający urządzenie po stronie prądu przemiennego (AC) biegnie od falownika do głównego układu serwisowego, łącząc wszystkie przewody i uziemiając je.
Nieuziemiony system fotowoltaiczny musi spełniać wszystkie wymagania dotyczące uziemienia sprzętu, czyli wszystkie skrzynki i elementy konstrukcyjne muszą być uziemione. Po stronie DC nie uziemia się przewodu ujemnego ani dodatniego, czyli nie ma uziemienia po stronie DC. Żaden z przewodów przenoszących prąd po stronie prądu stałego nie jest połączony z ziemią. Brak uziemienia systemu nie wpływa na funkcjonalność systemu, ale daje możliwość łatwiejszego wykrywania usterek, zarówno pomiędzy przewodami przewodzącymi prąd, jak i podłożem. W takim przypadku muszą być użyte falowniki specjalne do użytku w systemach nieuziemionych. Obwody paneli PV muszą być chronione, a izolowane wieloprzewodowe kable powinny być zainstalowane w specjalnych bieżniach. Przewody do paneli PV muszą posiadać izolację bardziej wytrzymałą niż inne przewody jednoprzewodowe. Oba muszą być chronione przez urządzenia zabezpieczające nadprądowe i muszą posiadać możliwość rozłączenia.

Uziemienie po stronie prądu przemiennego AC jest realizowane przez podłączenie neutralnego przewodu AC do uziemienia w jednym punkcie. Uziemienie prądu przemiennego jest wykonane w głównej skrzynce serwisowej, która połączona jest ze skrzynkami i elementami konstrukcyjnymi. Przewód neutralny, który staje się przewodem uziemionym, jest połączony z drutem łączącym szyny i metalowe korpusy obudowy.