Unter Photovoltaik (oder Fotovoltaik) versteht man die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie mittels Solarzellen. Seit 1958 ist sie zur Energieversorgung der meisten Raumflugkörper im Einsatz. Inzwischen wird sie auch auf der Erde zur Stromerzeugung eingesetzt und findet unter anderem Anwendung auf Dachflächen, bei Parkscheinautomaten, in Taschenrechnern, an Schallschutzwänden und auf Freiflächen.
Der Name leitet sich aus dem Wortstamm φωτ- phot- des altgriechischen Substantivs φῶς phos „Licht“ (der Wortstamm ist im Nominativ nicht erkennbar, aber z. B. im Genitiv φωτός photós) sowie aus der SI-Einheit für die elektrische Spannung, dem Volt (nach Alessandro Volta) ab. Die Photovoltaik ist ein Teilbereich der Solartechnik, die weitere technische Nutzungen der Sonnenenergie einschließt.
Die photovoltaische Energiewandlung findet mit Hilfe von Solarzellen, die zu so genannten Solarmodulen verbunden werden, in Photovoltaikanlagen statt. Die erzeugte Elektrizität kann entweder vor Ort genutzt, in Akkumulatoren gespeichert oder in Stromnetze eingespeist werden. Bei Einspeisung der Energie in das öffentliche Stromnetz wird die von den Solarzellen erzeugte Gleichspannung von einem Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt. Da es in unserem Raum auch trübe Tage gibt, an denen die Sonnenscheindauer sehr gering ist, wird der Strom aus dem Netz bezogen – das öffentliche Stromnetz dient so als Speicher für die Photovoltaikanlage.
Bei einfallendem Licht auf eine Solarzelle, werden Elektronen freigesetzt. Dabei werden mit Hilfe einer beabsichtigten Unreinheit der Vor- und Rückseite positive Ladungsträger gebildet, die sich zu einer Seite der Solarzelle bewegen und zu der entgegen gesetzten Seite orientieren. Somit wird ein Plus- und Minuspol erzeugt. Jetzt könnte unter Zuhilfenahme eines Verbrauchers elektrischer Strom fließen. Um größere Mengen an Strom, in diesem Fall Solarstrom zu erzeugen, ist es notwendig, mehrere Solarzellen miteinander zu verbinden.
Einen Verbund mehrerer Solarzellen bezeichnet man als Modul (Solarmodul oder PV- Modul). Bei der Herstellung der Solarmodule werden die miteinander verbundenen Solarzellen laminiert, verglast und in den meisten Fällen mit einem Aluminiumrahmen versehen, der für Steifigkeit sorgt.
Wegen des relativ hohen Anschaffungspreises für PV-Anlagen Euro sollten verschiedene Photovoltaik-Angebote verglichen werden. Die Preise richten sich nach der Größe und Art der Anlage, der Qualität der Solarzellen sowie dem Installationsaufwand.
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