Fotovoltaikanlagen werden immer beliebter und spielen nach meiner Meinung vieler Experten eine große Rolle bei der zukünftigen Energieversorgung der Menschheit durch alternative Energiequellen.
Der jährliche Energieeintrag durch unsere Sonne beträgt durchschnittlich ca. 1,1*10^18 kWh und ist somit in der Lage den10.000 -fachen Energiebedarf der Menschen abzudecken.
Mit Fotovoltaik (Das Wort setzt sich aus „Photos“ und „Volta“ zusammen) ist es nun möglich diese Energie aus dem Weltall in Elektrizität umzuwandeln und somit eine „saubere“ Alternative zu herkömmlicher Energieerzeugung, die meist durch Kohle-, Öl – oder Atomkraftwerken bewerkstelligt wird, zu liefern.
Bei Fotovoltaikanlagen wird dabei der sogenannte „fotoelektrische Effekt“ angewendet, welcher erstmals 1886 von Heinrich Hertz beobachtet wurde.

Der fotoelektrische Effekt
Der äußere fotoelektrische Effekt bezeichnet das Freisetzen elektrisch geladener Teilchen aus einem Material wenn dieses von Licht bestrahlt wird.
Unoxidierte Metalle geben dabei im negativ geladenem Zustand Elektronen ab, wobei die von den Elektronen aufgenommene kinetische Energie von der Frequenz des einfallenden Lichtes abhängt.
Albert Einstein erklärte diesen Effekt bereits durch die Übergabe der Energie eines Photons [1] an ein im Material gebundenes Elektron, wobei die zugeführte Energie ausreichen muss um die, vom Material abhängige, atomare Bindungskraft zu überwinden.
Die „herausschlagenden“ Elektronen verlassen das Material mit kinetischer Energie und erzeugen dabei eine Spannung (den sogenannten „Photostrom“), die mit entsprechenden Geräten auch nachgewiesen werden kann.

Bei Fotovoltaikanlagen wird die elektrische Energie heute jedoch vorwiegend durch Solarzellen gewonnen, wobei der „fotovoltaische Effekt“ Anwendung findet.

Der fotovoltaische Effekt
Bei diesem Effekt befinden sich die Elektronen in einem Valenzband [2] und können sich somit nicht frei zwischen den Atomen bewegen. Durch Photonen können sie jedoch in ein energetisch höher gelegenes Valenzband „gehoben“ werden und das Material somit zu einem besseren elektrischen Leiter machen. Um die Sonnenenergie jedoch in elektrische Energie umzuwandeln wird ein „p-n-Übergang“ [3] benötigt an dem eine Ladungstrennung stattfindet, die für die für die Umwandlung von Strahlungsenergie in elektrische Energie genutzt werden kann.

Leistungen und Wirkungsgrade heutiger Anlagen
Heutige Solarzellen erreichen einen Wirkungsgrad zwischen 6 und 35 Prozent (letzteres bisher jedoch nur bei mehrschichtigen Exemplaren).
Die Wirkungsgrade marktüblicher Solarmodule liegen zwischen 10 und 16 Prozent, was eine Fotovoltaikanlage sehr platzraubend und geräumig macht.
Die Fotovoltaik wird für „Häuslebauer“ besonders innerhalb der EU und in Asien zunehmend interessanter, da die staatlichen Subventionen dort sehr hoch angelegt sind.
Wenn die vorhandene Fläche effizient genutzt wird und bereits ergründete Plätze wie zum Beispiel Dächer oder Masten ebenfalls für die Fotovoltaik zur Verfügung gestellt werden, könnte sie einen wichtigen Beitrag zum Klima – und Umweltschutz leisten und somit eine Abkehr von fossilen Brennstoffen möglich machen, welche der Welt nicht unbegrenzt zur Verfügung stehen.

[1] http://de.wikipedia.org/wiki/Photon
[2] http://de.wikipedia.org/wiki/Valenzband
[3] http://de.wikipedia.org/wiki/P-n-%C3%9Cbergang