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Wie vorangegangen erklärt, strömen unzählige Photonen von der elektromagnetischen Strahlung unserer Sonne ausgehend auf unsere Erde.
Photovoltaik beschreibt das direkte Umwandeln von Sonnenstrahlung (Photonen) in Strom. Diese Umwandlung nimmt eine Solarzelle, das Kernstück einer Photovoltaikanlage, bestehend aus Halbleitermaterial (heute meist bestehend aus Silizium), vor. Halbleiter haben die Eigenschaft ihre Leitfähigkeit durch die externe Zufuhr von Energie zu erhöhen. Bei Photovoltaik geschieht diese Energiezufuhr durch Sonnenlicht. Wenn Sonnenlicht auf die Solarzelle trifft, beginnen sich die Elektronen im darin befindlichen Halbmetall Silizium zu bewegen.
Wissenswert: Silizium gehört zu den Halbmetallen. Halbmetalle können Strom nicht so gut leiten wie Metalle, weshalb man sie auch als Halbleiter bezeichnet. Die Atome der Halbmetalle haben meist zwischen drei und sechs Elektronen auf der äußeren Elektronenschale (Silizium hat 4), weshalb sie Elektronen sowohl aufnehmen als auch abgeben können.
Eine Solarzelle besteht in der Regel aus zwei Schichten. Beide Schichten bestehen überwiegend aus Silizium, wobei den Schichten jeweils andere Stoffe beigemengt werden. So entstehen zwei unterschiedliche chemische Verbindungen, in denen in der einen Schicht in jeder Verbindung ein negativ geladenes Elektron tendenziell übrig ist. Man nennt die elektronenüberschüssige Schicht auch n-Schicht. Die andere Schicht (p-Schicht) weist in ihrer chemischen Verbindung mit Silizium einen Elektronenmangel auf beziehungsweise hat in der Verbindung zumindest noch Platz für ein weiteres Elektron. Spannend ist nun der Prozess, der sich genau an der Grenze zwischen n-Schicht und p-Schicht abspielt. Hier wandern Elektronen von der n-Schicht in die p-Schicht, da die Verbindungen in der n-Schicht ihr jeweils überschüssiges Elektron abgeben, was die Verbindungen in der p-Schicht aufnehmen können.
Hierdurch entsteht ein elektrisches Feld. Trifft nun Sonnenlicht auf die Solarzelle, verändert sich die Situation. In der Solarzelle findet dann eine Wechselwirkung zwischen dem einstrahlenden Sonnenlicht und den dotierten Halbleitern statt. Durch die Sonneneinstrahlung werden im Halbmetall Silizium bereits enthaltene Elektronen (negative Ladungsträger, die elektrische Energie erzeugen) freigesetzt und wandern durch das elektrische Feld in die n-Schicht zurück, welche sich dadurch negativ auflädt und umgekehrt die p-Schicht in eine positive Ladung versetzt. So entsteht zwischen der n-Schicht und der p-Schicht eine Spannung, die umso größer ausfällt, je stärker die Sonne scheint. Verbindet man die beiden Schichten über einen Stromkreis, können die überschüssigen Elektronen von der n-Schicht zurück in die p-Schicht wandern. Es fließt ein Gleichstrom, den man nutzen kann. Der Gleichstrom wird über Metallkontakte abgeführt und über Kabel an den Haushalt oder das öffentliche Netz transportiert.
Und da kommt Euer elektrischer Strom aus Solarenergie her. Aus einer erneuerbaren Energie.
Kurz um: Die Photovoltaikmodule fangen das Sonnenlicht ein und veranlassen damit Elektronen Energie als Gleichstrom freizusetzen. Ein Wechselrichter wandelt den Gleichstrom in für Haushalt und Industrie nutzbaren Wechselstrom. Dieser Strom kann direkt genutzt, in eine Batterie (einen Stromspeicher) überführt und später genutzt werden, wenn die Sonne nicht scheint, oder in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden.