Photovoltaik (PV) bezeichnet die direkte Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie mithilfe von Solarzellen. Grundlage ist der photoelektrische Effekt in Halbleitermaterialien, meist Silizium:
Treffen Photonen auf die Zelle, werden Ladungsträger freigesetzt und es fließt Gleichstrom. Ein Wechselrichter wandelt diesen in netzkonformen Wechselstrom um.
Photovoltaik ist von der Solarthermie zu unterscheiden, die Sonnenstrahlung in Wärme umwandelt.
Funktionsweise und Komponenten
Eine Solarzelle besteht aus zwei unterschiedlich dotierten Halbleiterschichten. An ihrer Grenzfläche entsteht ein elektrisches Feld, das die durch Licht freigesetzten Elektronen in eine Richtung lenkt.
Mehrere Zellen werden zu einem Modul verschaltet, mehrere Module zu einem Strang (String). Eine typische Anlage umfasst:
- Solarmodule: heute überwiegend monokristallines Silizium; Dünnschichtmodule spielen eine geringere Rolle.
- Wechselrichter: wandelt Gleich- in Wechselstrom und übernimmt Netz- und Sicherheitsfunktionen.
- Montagesystem: Aufdach-, Indach-, Fassaden- oder Freiflächenunterkonstruktion.
- Zähler und Steuerung: Zweirichtungszähler, zunehmend intelligente Messsysteme (Smart Meter) und Steuerboxen, über die Netzbetreiber oder Direktvermarkter die Einspeisung regeln können.
- Optional ein Batteriespeicher: Er verschiebt Solarstrom in die Abend- und Nachtstunden (siehe Energiespeicher).
Der Ertrag hängt von Einstrahlung, Ausrichtung, Neigung, Verschattung und Modultemperatur ab. In Deutschland liegt er je nach Standort grob zwischen 850 und 1.100 Kilowattstunden pro installiertem Kilowatt Spitzenleistung (kWp) und Jahr.
Die Leistung wird in kWp angegeben, also unter genormten Testbedingungen gemessen.
Anlagentypen
| Typ | Merkmale | Typische Nutzung |
|---|---|---|
| Dachanlage | Auf Wohn-, Gewerbe- oder Industriedächern | Eigenverbrauch, Überschusseinspeisung |
| Steckersolargerät („Balkonkraftwerk“) | Kleine Anlage, Anschluss über Steckdose, vereinfachte Anmeldung | Grundlastdeckung im Haushalt |
| Freiflächenanlage | Auf Acker-, Konversions- oder Randflächen, meist mehrere Megawatt | Netzeinspeisung, Direktvermarktung, PPA |
| Agri-PV | Kombination von Landwirtschaft und Stromerzeugung auf derselben Fläche | Doppelnutzung, Flächenschonung |
| Parkplatz-PV | Überdachung von Stellplätzen | Eigenverbrauch, Ladeinfrastruktur |
| Floating-PV | Schwimmende Anlagen auf künstlichen Gewässern, etwa Baggerseen | Nutzung ohne zusätzliche Landfläche |
Ausbaustand
Photovoltaik ist in Deutschland die am schnellsten wachsende erneuerbare Stromquelle. Nach Angaben der Bundesnetzagentur wurden 2025 rund 16,4 Gigawatt (GW) neu installiert, etwa je zur Hälfte auf Dächern und auf Freiflächen.
Die installierte Gesamtleistung erreichte Ende 2025 rund 117 GW. Etwa 430.000 neu gemeldete Steckersolargeräte trugen rund 0,5 GW bei. Für 2030 sieht das Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG) 215 GW vor; dafür wären im Durchschnitt rund 19,6 GW Zubau pro Jahr nötig.
Die Stromerzeugung aus Photovoltaik stieg 2025 nach Daten der Arbeitsgruppe Erneuerbare Energien-Statistik (AGEE-Stat) um 21 Prozent auf 91,6 Terawattstunden. Damit ist Photovoltaik nach der Windenergie die zweitwichtigste erneuerbare Stromquelle.
In Nordrhein-Westfalen waren Ende 2025 rund 14,3 GW Photovoltaik installiert, davon etwa 8 Prozent auf Freiflächen. 2025 kamen 116 Freiflächenanlagen mit 389 Megawatt hinzu, so viel wie in keinem Jahr zuvor.
Der vom Landesamt für Natur, Umwelt und Klima NRW (LANUK) erstellte Monitoringbericht beziffert die gesamte Flächeninanspruchnahme der Freiflächenanlagen auf rund 1.065 Hektar oder 0,031 Prozent der Landesfläche. Das Land strebt mindestens 21 GW bis 2030 an.
Rechtlicher Rahmen
EEG und laufende Novelle
Das EEG regelt Netzanschluss, Einspeisevergütung, Marktprämie und Ausschreibungen.
Mit dem sogenannten Solarspitzengesetz von 2025 erhalten neue Anlagen bei negativen Börsenstrompreisen keine Vergütung.
Anlagen ohne Steuerungsmöglichkeit durch den Netzbetreiber dürfen bis zur Installation eines intelligenten Messsystems nur einen Teil ihrer Leistung einspeisen.
Weitere Änderungen sind in Vorbereitung.
Der Regierungsentwurf einer EEG-Novelle (EEG 2027), vom Bundeskabinett am 29. Juli 2026 beschlossen und am 24. September 2026 in erster Lesung im Bundestag beraten, sieht unter anderem vor:
- keine dauerhafte Förderung mehr für neue Anlagen unter 25 Kilowatt, stattdessen einen vierjährigen Direktvermarktungsbonus als Starthilfe,
- eine Begrenzung der Einspeisung kleiner und mittlerer Dachanlagen auf 50 Prozent der Leistung,
- eine stärkere Ausrichtung der Förderung auf kostengünstigere Freiflächenanlagen und auf Direktvermarktung mit Mess- und Steuerungstechnik.
Diese Punkte sind Entwurf und können sich im parlamentarischen Verfahren ändern. Bis zum Inkrafttreten gilt das EEG 2023 in seiner aktuellen Fassung; Bestandsanlagen behalten grundsätzlich ihre bisherigen Vergütungsbedingungen.
Solarpflichten
Eine bundesweite Solarpflicht für Bestandsgebäude besteht nicht. Mehrere Länder haben eigene Regelungen getroffen. In NRW verlangt die Landesbauordnung seit 2024 unter anderem Photovoltaik auf neuen offenen Parkplätzen von Nichtwohngebäuden mit mehr als 35 Stellplätzen.
Die Umsetzung der EU-Gebäuderichtlinie (EPBD) mit weiteren Solaranforderungen soll nach dem Gebäudemodernisierungsgesetz ab dem 1. Januar 2027 greifen. Für konkrete Bauvorhaben ist die jeweils geltende Landes- und Bundesregelung zu prüfen.
Genehmigung
Dachanlagen sind in der Regel verfahrensfrei; Ausnahmen gelten etwa bei Denkmalschutz. Freiflächenanlagen benötigen meist einen Bebauungsplan der Gemeinde. Für Anlagen entlang von Autobahnen und bestimmten Schienenwegen bestehen bauplanungsrechtliche Privilegierungen.
Umweltaspekte
Photovoltaik erzeugt im Betrieb keine direkten Emissionen. Der CO₂-Fußabdruck entsteht vor allem bei der energieintensiven Herstellung von Silizium und Modulen, die überwiegend in Asien erfolgt. Weitere Aspekte sind:
- Flächennutzung: Freiflächenanlagen können extensiv bewirtschaftete Grünflächen schaffen, aber auch mit landwirtschaftlicher Nutzung konkurrieren. Die Wirkung auf die Biodiversität hängt von Pflege, Abstand der Modulreihen und Vorbelastung der Fläche ab.
- Rücknahme und Recycling: Photovoltaikmodule fallen unter das Elektro- und Elektronikgerätegesetz (siehe Elektroschrott (ElektroG)). Hersteller sind zur Rücknahme verpflichtet; Glas, Aluminium und Silizium lassen sich zu großen Teilen zurückgewinnen.
- Netzintegration: Die gleichzeitige Einspeisung vieler Anlagen zur Mittagszeit führt zu Erzeugungsspitzen und zeitweise negativen Strompreisen. Speicher, flexible Verbraucher und Netzausbau sollen dies ausgleichen.
Bedeutung für Unternehmen
Für Unternehmen ist Photovoltaik vor allem ein Instrument zur Senkung von Strombezugskosten und von Emissionen nach Scope 2. Wirtschaftlich entscheidend ist ein hoher Eigenverbrauchsanteil, weil eingespeister Strom deutlich geringer vergütet wird als bezogener Strom kostet.
Große Dachflächen von Logistik-, Handels- und Produktionsgebäuden eignen sich besonders. Wer Photovoltaik in Nachhaltigkeitsberichten oder Werbeaussagen anführt, sollte konkret angeben, welcher Anteil des Stromverbrauchs selbst erzeugt wird und für welchen Zeitraum die Angabe gilt.
Häufige Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Photovoltaik und Solarthermie?
Photovoltaik erzeugt aus Sonnenlicht elektrischen Strom, Solarthermie dagegen Wärme, etwa für Warmwasser oder Heizungsunterstützung. Beide Techniken nutzen Solarenergie, unterscheiden sich aber in Aufbau, Wirkungsgrad und Einsatzzweck.
Photovoltaik-Thermie (PVT) sind Hybridmodule, die beides kombinieren und die Abwärme der Solarzellen nutzen.
Wie viel Strom erzeugt eine Photovoltaikanlage in Deutschland?
Als grobe Faustregel liefert ein Kilowatt Spitzenleistung pro Jahr etwa 850 bis 1.100 Kilowattstunden. Süddeutsche Standorte erreichen tendenziell höhere Werte als norddeutsche.
Ausrichtung, Neigung, Verschattung und Modultemperatur beeinflussen den tatsächlichen Ertrag erheblich. Für Planungszwecke sollte eine standortbezogene Ertragsprognose erstellt werden.
Gibt es noch eine Einspeisevergütung?
Nach geltendem EEG erhalten neue Anlagen bis 100 Kilowatt weiterhin eine gesetzlich festgelegte Einspeisevergütung, die regelmäßig sinkt; bei negativen Börsenpreisen entfällt sie.
Der Regierungsentwurf zur EEG-Novelle 2027 sieht vor, dass neue Anlagen unter 25 Kilowatt keine dauerhafte Förderung mehr erhalten.
Ob und in welcher Form das beschlossen wird, entscheidet der Bundestag.
Besteht in NRW eine Pflicht zur Installation von Photovoltaik?
Eine allgemeine Pflicht für alle Gebäude besteht nicht. Die Landesbauordnung NRW verlangt seit 2024 Photovoltaik auf neuen offenen Parkplätzen von Nichtwohngebäuden mit mehr als 35 Stellplätzen.
Weitere Anforderungen können sich aus Bebauungsplänen und künftig aus der Umsetzung der EU-Gebäuderichtlinie ergeben. Maßgeblich ist der Rechtsstand zum Zeitpunkt des Bauantrags.
Sind Photovoltaikmodule recycelbar?
Module bestehen überwiegend aus Glas, Aluminium, Kunststoff und Silizium. Diese Materialien lassen sich in spezialisierten Anlagen zu großen Teilen zurückgewinnen. In Deutschland gelten ausgediente Module als Elektroaltgeräte; Hersteller müssen sich registrieren und die Rücknahme sicherstellen.
Die tatsächliche Verwertungsqualität, insbesondere bei Silizium und Silber, ist je nach Verfahren unterschiedlich.
Die Informationen dienen der allgemeinen Orientierung und ersetzen keine rechtliche Prüfung des Einzelfalls.
Verwandte Begriffe
- Erneuerbare Energien
- Solarthermie
- Energiespeicher
- Windenergie
- Elektroschrott (ElektroG)
- Flächenverbrauch
- Scope 1 / 2 / 3
- Dekarbonisierung
Quellen und weiterführende Informationen
- Bundesnetzagentur – Ausbau Erneuerbarer Energien 2025 (Januar 2026)
- Umweltbundesamt – Erneuerbare Energien in Deutschland: Daten für 2025 (März 2026)
- Bundesregierung – Kabinett beschließt EEG-Novelle und Netzpaket (Juli 2026)
- Bundesministerium der Justiz – Erneuerbare-Energien-Gesetz (EEG 2023)
- MWIKE NRW / LANUK – Monitoringbericht Freiflächen-Photovoltaik 2025 (Mai 2026)
- Umweltindikatoren NRW – Erneuerbare Energien (Stand Mai 2026)
- Ökozentrum NRW – Gebäudemodernisierungsgesetz verabschiedet (Stand September 2026)
Geprüft am 26.10.2026 von der Redaktion Umweltcluster-nrw.de
