Photovoltaik wird erzeugt, wenn Sonnenlicht mit Hilfe von Solarzellen oder Halbleitern in Energie umgewandelt wird. Diese halbleitenden Zellen bestehen in der Regel aus Silizium und enthalten keine korrosiven Materialien oder beweglichen Teile. Solange die Solarzellen dem Licht ausgesetzt sind, produzieren sie mit minimalem Wartungsaufwand photovoltaische Energie. Diese Energie ist auch umweltfreundlich, leise und sicher.
Der Begriff „Photovoltaik“ besteht aus zwei Teilen: photo, ein griechisches Wort für Licht, und voltaic, ein Hinweis auf den Innovator Alessandro Volta im Bereich der elektrischen Energie. 1839 entdeckte der französische Physiker Edmond Becquerel den photovoltaischen Effekt, die Erzeugung eines Volts durch die Verwendung eines Halbleiters. Diese Entdeckung veranlasste weitere Experimente mit Lichtquellen und Halbleitern, die zur Erfindung von Solarzellen führten, die photovoltaische Energie erzeugen.
Einzelne Solarzellen, auch Photovoltaikzellen genannt, werden in unterschiedlichen Formen und Größen hergestellt. Manchmal wird nur eine Zelle benötigt, um ein Gerät mit Strom zu versorgen, aber meistens werden viele Zellen miteinander verbunden, um Sonnenkollektoren oder Module zu bilden. Diese Module können dann zu Photovoltaik-Arrays verbunden werden, mit denen kleine Gebäude oder große Komplexe mit Strom versorgt werden können. Die resultierende Leistung an photovoltaischer Energie hängt von der Größe des Arrays ab. Die Größe kann je nach verfügbarer Sonneneinstrahlung und benötigter Leistung variieren.
Auch wenn die Leistung einer Photovoltaikanlage von der Gesamteinstrahlungsmenge abhängt, erzeugt sie auch an bewölkten oder bewölkten Tagen Energie. Um diese Energie für die spätere Übertragung zu speichern, stehen den Verbrauchern verschiedene Speichersysteme zur Verfügung. Die meisten zuverlässigen Speichersysteme verwenden eine Kombination aus wiederaufladbaren Batterien und energiespeichernden Kondensatoren, von denen einige für Wechsel- oder Gleichstrom ausgelegt werden können.
Die verfügbare Leistung an bewölkten Tagen und nachts in einer Photovoltaikanlage hängt von der Energieleistung der Photovoltaikmodule und der Batterieanordnung ab. Das Hinzufügen zusätzlicher Module und Batterien erhöht die verfügbare Leistung, erhöht aber auch die Kosten des Systems. Um beste Ergebnisse zu erzielen, muss eine gründliche Analyse des Bedarfs im Vergleich zu den Kosten durchgeführt werden, um ein Systemdesign zu erstellen, das Kosten und Bedarf mit Benutzerfreundlichkeit in Einklang bringt. Gut konzipierte Systeme bieten die Möglichkeit zur Erweiterung oder Reduzierung bei steigendem oder sinkendem Energiebedarf.
Photovoltaik entwickelt sich als tragfähige Lösung für Energieprobleme weltweit. Zu den aktuellen Anwendungen gehören Kraftwerke, Transport, ländliche Stromversorgung und Solarstraßen. Noch weit davon entfernt, die wichtigste Energiequelle der Welt zu werden, könnte die laufende Forschung im Bereich der Photovoltaik Hoffnung in die Zukunft bringen.