Photovoltaik ist ein Teilbereich der Solartechnik, die sich mit verschiedenen technischen Nutzungsmöglichkeiten der Sonnenenergie beschäftigt. Der Name leitet sich aus dem altgriechischen Wort für Licht (“phos”) ab. Es geht dabei um die Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie. Mit Hilfe von Solarzellen wird dabei eine Energieform in die andere umgewandelt. Zuerst als Raumfahrttechnologie im Einsatz, wird Photovoltaik seit 1958 auch auf der Erde zur Energieerzeugung eingesetzt. Ob in Taschenrechnern, auf Dachflächen, oder auf Freiflächen-die Anwendungsmöglichkeiten sind vielseitig.
Die Sonne produziert jährlich einen Lichtenergieenttrag von ca. 1,1 × 1018 kWh. Am Weg zur Erde wird diese Energie durch die Atmosphäre, besonders die Wolken reduziert. Die reduzierte Sonnenenergie trifft in Form von Licht und Wärme auf der Erdoberfläche ein. Diese Strahlungsenergie kann aufgefangen und in Elektrizität verwandelt werden. Je nach Sonneneinstrahlung ist der Wirkungsgrad unterschiedlich. Je mehr Lichtenergie auf die Fläche einstrahlt, umso mehr elektrische Energie kann entnommen werden, und desto geringer kann die Anlagenfläche sein. Die Anlage besteht aus Solarzellen, Solarpanel bzw.-modul, sowie Laderegler und Akkus. Die mit Hilfe von Photovoltaik Anlagen erreichbaren Wirkungsgrade können heutzutage bis zu über 40% erreichen. Allerdings sind auch nur wenige Prozent möglich. Da das Potenzial der Photovoltaik von der Sonneneinstrahlungsdichte abhängt, ist der Ertrag in sonnigen Ländern wie Chile, Kalifornien, Australien oder Indien höher als in Deutschland.
Der enorme Vorteil bei dieser Form der Stromerzeugung ist, dass dabei keine umweltschädlichen Nebenprodukte wie Abgase entstehen. Seit den Energiekrisen in den 1970er Jahren wird deshalb, auch aufgrund des steigenden Umweltbewusstseins, verstärkt auf diese Möglichkeit der Stromerzeugung gesetzt. Das Ziel ist die Verbesserung der wirtschaftlichen Rentabilität der Photovoltaik durch Weiterentwicklung der Technik. In verschiedenen Ländern kam es zu mehreren “1000-Dächern Programmen” um diese Form der Energieerzeugung gezielt zu fördern. Erwähnenswert in Deutschland ist das Erneuerbare-Energien-Gesetz, das den Bau von Photo-Voltaikanlagen finanziell fördert.
Mittlerweile lassen sich auch hier durch diese Technik deutlich günstigere Stromkosten erzielen. Der für den Alltag interessanteste Einsatzbereich ist die Stromerzeugung am eigenen Haus. Der mit Hilfe einer Solaranlage auf dem Dach produzierte Strom wird dann in das öffentliche Stromnetz eingespeist, und dem Produzenten finanziell abgegolten. Aus wirtschaftlichen Erwägungen ist diese Nutzung der Photovoltaik noch häufiger als die Erzeugung von Strom für den eigenen Gebrauch.