Es gibt verschiedene Möglichkeiten, die Energie des Lichtes in andere Energieformen umzuwandeln. Sicher haben Sie alle schon von Sonnenkollektoren gehört. Dort wird das Sonnenlicht verwendet, um Wasser zu erwärmen. Die Lichtenergie wird in Wärme umgewandelt. Durch Verwendung von geeigneten Kollektoren kann man sogar Dampf erzeugen und damit eine Turbine mit Generator antreiben. Man kann so das Sonnenlicht in elektrische Energie umwandeln.
Man kann Licht auch direkt, dass heisst ohne den Umweg über Wärme, in elektrische Energie umwandeln. Spezielle, geschickt kombinierte Materialien erzeugen bei Belichtung einen nutzbaren Strom. Diese Tatsache bezeichnet man als photovoltaischen Effekt. Die Entdeckung der Photovoltaik geht in das letzte Jahrhundert zurück, als man die Grundlagen der Photographie erforschte. Lange Zeit wurde dieser Effekt aber nicht weiter beachtet. Erst in den dreissiger Jahren wurden elektronische Elemente zur Nutzung des photovoltaischen Effektes entwickelt und patentiert. Solche Bauteile fasst man unter dem Begriff Photoelemente zusammen.
Photoelemente, die speziell für die Stromerzeugung optimiert sind, werden als Solarzellen bezeichnet. Die erste Solarzelle wurde 1954 hergestellt und bereits 1958 in einem amerikanischen Satelliten zur Stromversorgung eingesetzt. In der Praxis werden die einzelnen Solarzellen serie- und parallelgeschaltet, damit brauchbare Spannungen und Ströme erzeugt werden können.
Die Sonnenenergie ist unerschöpflich. Sie kommt gratis an. An einem strahlenden Tag sind es rund 1 kW/m2; anders gesagt, 1000 Joule in jeder Sekunde auf jeden Quadratmeter.
Die Umwandlung von Sonnenenergie in Elektrizität durch Solarzellen hat erhebliche Vorteile. Die Umwandlung geschieht praktisch ohne schädliche Nebeneffekte wie Umweltverschmutzung oder Lärm. Auch kommt sie im Prinzip ohne bewegliche Teile aus.
Die Pakete mit zusammengeschalteten Solarzellen werden "Modul", "Panel" oder auch "Solargenerator" genannt. Solargeneratoren können zu Anlagen jeder Grösse kombiniert werden, von wenigen Watt Leistung für das tragbare Funktelephon bis zu Kraftwerken, die einige Megawatt ins Elektrizitätsnetz einspeisen. Selbstverständlich braucht es für die Nutzung auch entsprechende Steuerungseinrichtungen und Speichermöglichkeiten. Die Integrierte Photovoltaik-Demonstrationsanlage Dimbach (IPDAD, groste Europas) Solarkraftwerk wird vom Bundesministerium mit150 000 Euro unterstützt. Es wird eine neuartige Wechselrichter-Schaltung erprobt, welche den Jahresertrag um über 7% steigern soll. Das andere Projekt zeigt wie die Umnutzung vorhandener Dachflächen Landwirte zu dezentralen Energieversorgern gemacht wird. Das kombinierte Demonstrations- und Forschungsprojekt auf über 1.000 Quadratmetern Dachfläche und mit einer photovoltaischen Gesamtleistung von 123kWp dient auch dem Ziel der Bundesregierung, den Anteil der erneuerbaren Energieträger an der Energieversorgung bis zum Jahr 2010 zu verdoppeln. Das Vorhaben soll zeigen, dass durch die Nützung hoch entwickelter Technik in Verbindung mit neuartigen Verfahren ein deutlicher Mehrertrag gegenüber herkümmlichen PV-Anlagen erzielt werden kann. Daneben sieht das deutsche Ministerium Chancen, neue Einkommensbereiche für die Landwirtschaft zu erschließen, die Verluste aus Mindererträgen durch zu lange Sonneneinstrahlung und zu geringe Niederschläge ausgleichen zu können. Die Anlage und die darin verwirklichten Innovationen sollen auch einen technologischen Grundstein für die Fernregelung, das Energiemanagement und die Ertragsprognose von Photovoltaik-Anlagen legen. Soll die Photovoltaik ihren Beitrag zur Substitution der fossilen und nuklearen Energieträger leisten, gilt es, ihre Effizienz zu steigern und kostengünstigere Komponenten zu entwickeln.
Grundschema der IPDAD-Stromschaltungsanordnung: Die Anzahl der aktiven Wechselrichter kann mit Hilfe der Relais variiert werden.Eine Solarzelle ist eine Halbleitender Halbleiter-Diode mit grosser Oberfläche und einem dünnen, lichtdurchlässigen n-Halbleiter.
