Photovoltaikanlagen wandeln die Sonnenstrahlung mittels Solarzellen in elektrische Energie um. Herzstück jeder Solarzelle ist ein Halbleiter, meist Silizium. Das Sonnenlicht wird in Gleichstrom umgewandelt, der direkt zum Betrieb elektrischer Geräte genutzt oder in Batterien gespeichert wird. Gleichstrom kann auch in Wechselstrom umgewandelt und in das öffentliche Stromnetz eingespeist werden. 2013 waren in Deutschland Photovoltaikanlagen mit einer Leistung von rund 36 Gigawatt elektrischer Leistung installiert, die rechnerisch den Strombedarf von mehr als 7 Millionen Drei-Personen-Haushalten decken können. Zu Spitzenzeiten im Sommer kann die Photovoltaik bereits ein Drittel der deutschen Last bereitstellen.
Solarthermische Kraftwerke erzeugen Strom über die Konzentration und Verstärkung der Sonnenstrahlen. Die Strahlung wird über Reflektoren gebündelt und in Dampf umgewandelt, mit dem ein Generator betrieben wird. Die solarthermische Stromerzeugung wird vor allem in Spanien und den USA eingesetzt. In Deutschland sind Versuchsanlagen in Betrieb. In der Forschung und bei der Herstellung von Komponenten sind deutsche Hochschulen und Unternehmen technologisch führend.
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