Photovoltaik

Die als Licht und Wärme auf die Erde auftreffende Menge an Sonnenenergie beträgt jährlich 1,5 × 1018 kWh; dies entspricht in etwa dem 15.000-fachen des gesamten Primärenergieverbrauchs der Menschheit unserer Tage. Der Lichtenergieeintrag durch die Sonne beträgt pro Jahr etwa 1.100.000.000.000.000.000 kWh, wird aber noch durch die Atmosphäre, insbesondere durch Wolken, reduziert. Die verbleibende Strahlungsenergie kann prinzipiell aufgefangen und teilweise in Elektrizität umgewandelt werden. Bei der Umwandlung wird der photoelektrische Effekt ausgenutzt.

Die photovoltaische Energiewandlung findet mit Hilfe von Solarzellen, die zu sogenannten Solarmodulen verbunden werden, in Photovoltaikanlagen statt. Die erzeugte Elektrizität kann entweder vor Ort genutzt, gespeichert oder in Stromnetze eingespeist werden. Immer häufiger wird eine alleinige Energieversorgung mittels Photovoltaik in Inselsystemen realisiert. Um hier kontinuierlich Energie zur Verfügung zu stellen, muss die Energie gespeichert werden.

Der photoelektrische Effekt wurde bereits im Jahre 1839 von dem französischen Physiker Becquerel entdeckt. 1905 gelang es Einstein, den Photoeffekt richtig zu erklären, wofür er 1921 den Nobelpreis für Physik bekam. Nach vielen weiteren Entdeckungen und Entwicklungen gelang es dann 1954, die ersten Siliziumzellen, mit Wirkungsgraden von über vier Prozent, zu produzieren, eine Zelle erreichte sogar einen Wirkungsgrad von sechs Prozent.

Ausgelöst durch die Energiekrisen in den 1970er Jahren und das gestiegene Umweltbewusstsein wird seitdem verstärkt versucht, die Erschließung dieses Energiewandlers durch technische Fortschritte auch wirtschaftlich interessant zu machen.

Das 100.000-Dächer-Programm lief Mitte 2003 aus und wurde Anfang 2004 durch die Änderung beziehungsweise Novellierung des Gesetzes zu erneuerbaren Energien (EEG) kompensiert. Die Einspeisevergütung wurde entsprechend angehoben. Im Jahr 2005 erreichte die gesamte Nennleistung der in Deutschland installierten Photovoltaik-Anlagen ein GigaWatt, im Jahr 2010 wurde die Grenze von zehn Gigawatt überschritten.