Photovoltaik (PV) ist eine der wichtigsten Methoden der nachhaltigen Stromerzeugung. Wie Ihnen sicher bekannt ist, leitet sich der Ursprung des Namens vom griechischen Wort für Licht (φῶς beziehungsweise phos) ab. Bei der Photovoltaik wird Licht zur Energiequelle: Durch Solarmodule wird Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt. Diese Umwandlung findet bereits auf kleinstem Raum statt. Es gibt jedoch auch gigantische Solarparks, in denen viele Millionen Solarmodule verbaut sind.
Durch die stets vorhandene Globalstrahlung lohnen sich PV-Anlagen nicht nur in sonnenverwöhnten Weltregionen wie rund um den Äquator, sondern auch in Mitteleuropa und Deutschland. Globalstrahlung umfasst dabei nicht nur die direkte Sonneneinstrahlung, sondern darüber hinaus auch die gestreute Sonnenstrahlung, auch diffuse Himmelsstrahlung genannt. Beide Formen der Einstrahlung aktivieren die Elektronen in den Solarmodulen, sodass Solarstrom gewonnen werden kann.
Die Grundlage für die Stromerzeugung aus Lichtenergie ist der photovoltaische Effekt. Dabei trifft das Sonnenlicht auf eine Solarzelle. Dort kommt es zu einer Wechselwirkung zwischen der einfallenden Lichtenergie und dem dotierten Halbleiter in der Solarzelle selbst. Dotiert bedeutet, dass das Halbleitermaterial durch Fremdatome wie Bor und Phosphor verunreinigt wurde und dadurch eine positive und eine negative Ladung erhalten hat.
Durch die Lichtteilchen, die Photonen, werden elektrische Ladungsträger im Inneren der Solarzelle freigesetzt. Diese Ladungsträger, also Elektronen, werden angeregt und geraten in Bewegung. Das elektrische Feld, das durch die unterschiedliche Ladung am Übergang der beiden Halbleiterschichten entsteht (p-n-Übergang), sorgt dafür, dass die Elektronen in Richtung der Metallkontakte an der Solarzelle geleitet werden. Dort wird der Strom dann abgeführt.
Je mehr Einstrahlung auf die Solarzelle trifft, desto mehr Spannung und letztlich Strom entsteht. Die Menge der einfallenden Strahlung hängt unter anderem vom Rückstrahlvermögen, der Wetterlage und der Region ab.
