Photovoltaik bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenenergie in elektrische Energie: Eine Solarzelle fängt Lichtenergie in Form von Sonneneinstrahlung ein und wandelt sie in elektrische Energie um – in etwa wie ein kleines Kraftwerk, das aber ohne Brennstoffe, Turbinen oder Generatoren auskommt. Die Solarzellen werden in einer Reihe zu Solarmodulen geschalten und bestehen aus sogenannten Halbleitermaterialien wie Silizium, das z.B. in Gestein und Sand steckt. Sobald Lichtenergie hinzugeführt wird, kann Silizium elektrisch leitfähig und somit zu einem Ladungsträger werden. Mit dem Einfall von Sonnenlicht wird über die Ladungsträger also elektrische Energie produziert, die durch Metallkontakte eingefangen wird. Die oberste, bläulich schimmernde Schicht aus Titanoxid verringert Reflexionsverluste. Sie sorgt dafür, dass mehr Licht in die Solarzelle eindringen kann. Die Lichtenergie wird zunächst in Gleichstrom umgewandelt, aber um die elektrische Energie nutzbar zu machen, braucht es Wechselstrom. Der wird vom sogenannten Wechselrichter erzeugt.