Die Sonne liefert Energie in Form von Strahlung, durch die das Leben auf der Erde erst ermöglicht wird.

Die auf die Erdoberfläche gelangende Sonnenstrahlung entspricht einer Energiemenge von 1 x 10^{18 _{kWh/a. Das Bild stellt das Verhältnis dieser Energie­menge dem weltweiten jähr-lichen Energieverbrauch gegenüber. Unsere im industriellen Zeitalter vor-rangig genutzten Energieträger sind erschöpf­lich. Eine Verknappung der Vorräte von Erdöl und Erdgas ist nach technischen und wirtschaftlichen Gesichtspunkten bereits im ersten Drittel dieses Jahr­hunderts zu erwarten.}}

Am weitesten verbreitet ist die kristalline Siliziumsolarzelle. Weltweit werden derzeit etwa 95% der Solarzellen aus Silizium hergestellt. Es ist nach Sauerstoff das zweithäufigste Element auf der Erde und somit nahezu unbegrenzt verfügbar. Silizium liegt nicht in elementarer Form vor, sondern nur als Verbindung mit Sauerstoff im Quarzsand.

Photovoltaik ist die direkte Umwand­lung von Licht in elektrische Energie mit Hilfe von Solarzellen. Hierzu wer­den Halbleitermaterialien wie Silizium, Gallium-Arsenid, Cadmium-Tellurid oder Kupfer-Indium-Diselenid einge­setzt. Halbleitermaterial wie Silizium bildet ein stabiles Kristallgitter. Die Bindung erfolgt über Valenzelek­tronen auf der Außenschale, so dass eine stabile Konfiguration entsteht. Aufgrund von Licht- oder Wärme­einfluss kann diese Konfiguration auf­gebrochen werden, so dass sich ein Elektron frei bewegen kann und ein Loch im Kristallgitter hinterlässt. »Strom« ist Elektronenbewegung! Die­ser Vorgang wird als Eigenleitung bezeichnet, kann aber nicht zur Strom­erzeugung eingesetzt werden, weil der Effekt zu gering ist.

Erst durch gezielte Dotierung (Verunreinigung) des Halbleiter-materials mit Fremdatomen kann dieser Effekt technisch nutzbar ge­macht werden.

Für netzgekoppelte Solaranlagen wer­den in der Regel Solarzellen aus einkri­stallinem und polykristallinem Silizium eingesetzt. Der geringere Wirkungs­grad von polykristallinem Silizium wird dabei durch einen Preisvorteil bei der Herstellung ausgeglichen. Module aus amorphem Silizium fanden bisher vor­rangig Anwendung im Freizeitbereich (Kleinanwendungen, Camping, Boot).