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Photovoltaik

Die Photovoltaik (PV) oder auch Fotovoltaik, ist ein Teilbereich der Solartechnik und steht für die direkte Umwandlung von Lichtenergie in elektrische Energie an Hand von Solarzellen. Der Name stammt aus dem altgriechischen Substantiv für "Licht" und aus der SI-Einheit für elektrische Spannung, dem Volt ab. Es gibt verschiedene Anwendungsgebiete für die Photovoltaik, beispielsweise bei der Energiegewinnung auf Dachflächen, genauso an Schallschutzwänden und auf Freiflächen oder im kleineren Maßstab für Parkscheinautomaten und in Taschenrechnern.

Die sog. photovoltaische Energiewandlung findet dabei mit Hilfe von Solarzellen, die zu Solarmodulen verbunden werden, in Photovoltaikanlagen statt. Eine Photovoltaikzelle besteht aus einer negativ dotierten Schicht aus Siliziumkristallen mit Elektronenüberschuss und einer positiv dotierten Schicht, die zu wenige Elektronen aufweist. Beide Schichten sind durch eine Grenzschicht voneinander getrennt. Wenn Sonnenlicht auf die Zellen fällt, dann setzen sich die Ladungen aus den beiden Siliziumschichten frei und es entsteht aufgrund der Trennung an der Grenzschicht elektrische Spannung. Schließt man nun den Stromkreis zwischen den beiden oberen und den beiden unteren Polen dann fließt als Endprodukt nutzbarer Strom.

Solarenergie

Man kann die erzeugte Elektrizität entweder direkt vor Ort nutzen, sie in Akkumulatoren speichern oder sie in Stromnetze einspeisen. Soll die per Photovoltaik erzeugte Energie in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden, dann muss die von den Solarzellen erzeugte Gleichspannung zunächst von einem Wechselrichter in Wechselspannung umgewandelt werden.
Bei der Photovoltaik handelt es sich um eine ökologische Variante der Energiegewinnung, bei der weder Abgase, noch Schadstoffe wie bei gewöhnlichen Kraftwerken entstehen. Da es sich bei der Photovoltaik um eine regenerative Art der Energiegewinnung handelt, gibt es staatliche Fördergelder, die man beantragen kann. Denn bei fossilen Brennstoffen wie Öl oder Gas gibt es neben dem Nachtteil der Endlichkeit auch den Aspekt eines sehr hohen Energieverlustes. Dadurch gehen bei üblichen Kraftwerken zwei Drittel der für die Stromproduktion eingesetzten Energien während der Stromerzeugung verloren, was zu extremer Umweltbelastung und hohen Kosten führt. Im Gegensatz dazu verbraucht eine Photovoltaikanlage nur ein einziges Mal Energie, nämlich bei der Herstellung von Photovoltaikmodulen, Wechselrichter und Montagematerial. Daher wird der Einsatz der umweltfreundlichen Anlagen gesetzlich gefördert durch das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG), welches festlegt, dass die Einspeisevergütungen durch die Netzbetreiber garantiert 20 Jahre lang fließen werden.
Allerdings ist für die photovoltaische Energiewandlung die Strahlungsenergie der Sonne entscheidend. Diese ist jedoch von der Wetterlage abhängig und tages- bzw. auch jahreszeitlich bedingt, so dass es zu Schwankungen kommen kann und es sich nicht um einen konstanten Faktor handelt.