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Man spricht von Photovoltaik, wenn die Energie des Sonnenlichts mit Solarzellen in Strom verwandelt wird. Das griechische \"photo\" steht dabei für Licht, während \"Voltaik\" vom Namen des italienischen Physikers Alessandro Volta abgeleitet ist, dem die Erforschung der Elektrizität viel verdankt und nach dem deshalb auch die Maßeinheit Volt für die elektrische Spannung benannt wurde. Von der Photovoltaik zu unterscheiden ist die solarthermische Stromgewinnung, die die Wärme der Sonne zur Erhitzung von Wasser oder eines anderen geeigneten Mediums verwendet, um die so gewonnene Energie wiederum in Strom zu verwandeln. Im Grunde gehen alle fossilen und erneuerbaren Energien auf die Sonne zurück. Das gilt für Kohle, Erdgas und Öl ebenso wie für Wasserkraft, Windenergie, Biogas oder nachwachsende pflanzliche Rohstoffe. Die Photovoltaik ist aber sicher die eleganteste Art, die Sonnenenergie in Strom zu verwandeln: Man braucht lediglich die Solarzelle dem Licht auszusetzen und an ihren Kontakten den elektrischen Strom abzugreifen.
Die Solarzelle stellt sozusagen ein elektrisches Mini-Kraftwerk dar. Sie ersetzt Dampfkessel, Turbine und Generator. Die Solarzelle leistet sogar noch mehr: Sie überspringt selbst den Vorgang der Photosynthese, die die Voraussetzung für pflanzliches Leben ist und dem wir deshalb unsere vor Jahrmillionen entstandenen Vorräte an Kohle, Öl und Gas verdanken. Sie wandelt die Sonnenenergie ganz unmittelbar in Strom um. Physiker haben errechnet, daß der Wirkungsgrad von Solarzellen, je nach Material, theoretisch an die 30 % betragen könnte. In der Praxis werden gegenwärtig etwa 13 bis 15 % erzielt, unter besonders günstigen Bedingungen bis zu 18 %.
Damit ist der Wirkungsgrad in jede Falle erheblich größer als bei der pflanzlichen Photosynthese (2%) und nur etwa um die Hälfte niedriger als bei den Öl- oder Kohlekraftwerken. Wenn die Photovoltaik bisher dennoch nur einen verschwindend geringen Anteil an der Deckung des gesamten Strombedarfs hat, so liegt dies weniger an ihrem Wirkungsgrad als an den bislang noch relativ hohen Herstellungskosten in Verbindung mit der grundsätzlichen geringen \"Leistungsdichte\" der Sonnenstrahlung. Diese beträgt nämlich höchstens 1 Kilowatt je Quadratmeter. Dies bedeutet in sonnenreichen Gegenden eine nutzbare Leistung von jährlich etwa 2,5 kWh je Quadratmeter, in unseren Breiten jedoch nur etwa 1kWh je Quadratmeter. Für die Nutzung der Sonnenenergie sind demnach große Flächen erforderlich. Hinzu kommt, daß die Herstellung von Solarzellen zunächst mal einen beträchtlichen Energieaufwand erfordert.
Und dieser Energieaufwand wird erneut fällig, wenn sie ausgedient haben und deshalb ersetzt werden müssen. Die Lebensdauer von Zellen aus Silizium wird derzeit auf rund dreißig Jahre veranschlagt.
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