Um durch Sonnenenergie elektrische Energie zu gewinnen nutzt man den so genannten photovoltaischen Effekt. Da die Sonne Schätzungen zufolge eine Brenndauer von 5 Milliarden Jahren eine praktisch unerschöpfliche Energiequelle darstellt, könnte dies eine mögliche Lösung für das Energieproblem der Erde sein.
Der photovoltaische Effekt spielt sich in den Solarzellen ab. Die Solarzellen bestehen aus zwei aufeinander liegenden Schichten, meist bestehend aus kristallinem Silizium. Auf den Außenseiten befinden sich Kontakte, welche aus Metall bestehen. Da die beiden Silizium-Schichten mit unterschiedlichen Stoffen wie Bor und Phosphor versetzt wurden haben diese unterschiedliche elektrische Eigenschaften. In der so genannten Grenzschicht, die nur etwa ein tausendstel Millimeter stark, ist herrscht ein elektrisches Feld mit Plus- bzw. Minuspol. Wenn nun Licht auf die Grenzschicht füllt, nehmen die Elektronen die Energie aus den Lichtphotonen auf, lösen sich aus der Kristallbindung und bewegen sich in Richtung Pluspol.
Die elektrische Energie kann jetzt vom Verbraucher abgenommen werden. Licht (griechisch-> Photo) verursacht somit eine elektrische Spannung. Da man die Spannung in Volt misst ergibt es zusammen den Begriff Photovoltaik. Als Sonderform dieser Technologie gilt die organische Photovoltaik.
Hier werden die Solarzellen aus organischen Kunststoffen hergestellt und nicht aus Silizium, dabei können jedoch im Moment die Werte an Wirkungsgrad und Lebensdauer im Vergleich zu herkömmlichen Solarzellen noch nicht erreicht werden. Ein Vorteil der organischen Photovoltaik ist, dass solche Solarzellen sehr dünn, flexibel und transparent sind.
Die Wirkungsgrade von Solarzellen sind sehr unterschiedlich sie reichen von wenigen Prozent (durchschnittliche Effizienz ca. 6% bei Dünnschichtmodulen auf Siliziumbasis), über knapp 20 Prozent (bei monokristallinen Modulen), bis zu über 35 Prozent (Konzentrator-Mehrschicht-Solarzellen).Bei einigen besonderen Solarzellen, bisher jedoch nur bei Laborprototypen, erreicht man bereits über 40 Prozent Effizienz (bei Triple-Junction-Solarzellen aus Gallium-Indium-Phosphid und Gallium-Indium-Arsenid).
Das weltweite Potential der Solarenergie mithilfe von Solarzellen ist groß genug, um den gesamten Weltenergiebedarf zu decken. Aufgrund der hohen Solarstrahlungswerte lassen sich z.B. in Chile(2400 kWh/m2 pro Jahr), Kalifornien(2150 kWh/m2 pro Jahr), Australien(2300 kWh/m2 pro Jahr) oder Indien(2200 kWh/m2 pro Jahr) deutlich günstigere Stromgestehungskosten erzielen.
Dem Sonnenstand nachgerichtete Photovoltaikanlage in Berlin-Adlershof
