Photovoltaik (PV) ist die direkte Umwandlung von Licht in einer Solarzelle in elektrische Energie. Dies geschieht aufgrund des physikalischen Photoeffekts völlig bewegungs-, geräusch- und emissionsfrei. Der physikalische Effekt, der Photovoltaik zugrunde liegt, wurde bereits 1839 vom Physiker Becquerel entdeckt. Bist zur Erfindung des Transistors 1949 schenkte man den beobachteten Effekten keine weitere Beachtung. Erst im Zeitalter der Halbleitertechnik Anfang der 1950er Jahre wurde die Idee von Becquerel wieder aufgegriffen und im Jahre 1954 die erste Solarzelle in den USA aus kristallinem Silizium entwickelt.

Zu Anfang kam die Solarzelle überwiegend zur Energieversorgung von Satelliten zum Einsatz. Erst die Ölkrise 1973 brachte die Endlichkeit fossiler Ressourcen wieder in das Blickfeld der Gesellschaft und führte zu verstärkten Forschungsaktivitäten auf dem Gebiet der Photovoltaik. Ziel ist es seither, die ehemals hohen Kosten, die einer weiten Verbreitung der Technologie entgegenstehen, weiter zu senken. Fortschritte in der Halbleitertechnologie sowie ein wachsender Markt für PV- Anwendungen reduzierten kontinuierlich die Kosten von Solarzellen, so dass diese für zahlreiche Anwendungen auf der Erde attraktiv wurden.

Der in einer privaten PV-Anlage erzeugte Strom wird in den meisten Fällen in das öffentliche Stromnetz eingespeist und dort nach dem "Erneuerbare Energien-Gesetz" vergütet. Ist kein Anschluss an das öffentliche Stromnetz vorhanden, wird der Solarstrom in einem Akkumulator gespeichert und von dort für den Verbrauch entnommen (Inselanlage). Da die Solarzellen Gleichstrom produzieren, muss dieser vor der Einspeisung oder der Nutzung in Wechselstrom umgewandelt werden. Diese Funktion übernimmt der sogenannte Wechselrichter.

Die Bundesregierung fördert sowohl Forschung, Entwicklung und Markteinführung neuer Solarzelltypen als auch Breitentests kommerzieller PV-Anlagen: zunächst mit dem "1.000-Dächer-Programm" (Anfang der 90er Jahre), später mit dem "100.000-Dächer-Programm" (bis Mitte 2003) oder dem KfW-Umweltprogramm sowie durch die Abnahme- und Vergütungspflicht des "Erneuerbaren-Energien-Gesetzes".

2005 betrug die Gesamtleistung der in Deutschland installierten Fotovoltaik-Anlagen bereits 1 Gigawatt peak.