یکی از مهم‌ترین بخش‌های یک سیستم خورشیدی، باتری خورشیدی است. وظیفه آن ذخیره انرژی تولیدی در طول روز و تأمین برق در شب یا هوای ابری است. امروزه دو نوع باتری رایج در سیستم‌های خورشیدی مورد استفاده قرار می‌گیرد: باتری‌های سرب-اسید (AGM/GEL) و باتری‌های لیتیوم-یون (LiFePO4).

باتری‌های لیتیومی نسبت به مدل‌های سنتی، وزن کمتر، طول عمر بیشتر و راندمان بالاتری دارند. مثلاً یک باتری لیتیومی می‌تواند تا ۵۰۰۰ سیکل شارژ و دشارژ دوام بیاورد، در حالی که باتری سربی حدود ۱۰۰۰ سیکل است.

برای انتخاب باتری مناسب، باید به ولتاژ سیستم، عمق دشارژ (DoD) و ظرفیت باتری توجه کرد. یکی از اشتباهات رایج در بین کاربران، انتخاب باتری کم‌ظرفیت است که باعث افت عملکرد سیستم می‌شود.
در نهایت، نگهداری مناسب، کنترل دمای محیط و استفاده از شارژ کنترلر باکیفیت تأثیر زیادی در عمر باتری دارند.