Die Bandstruktur in der Photovoltaik bezieht sich auf die elektronischen Energiebänder von Materialien, die in Photovoltaikzellen (Solarzellen) verwendet werden. Sie ist ein grundlegender Aspekt der Festkörperphysik und hat direkte Auswirkungen auf die Leistung und Effizienz von Solarzellen.

In einem Festkörper, wie den Materialien, die in Solarzellen verwendet werden, können Elektronen nur bestimmte Energieniveaus annehmen. Diese Niveaus bilden Bänder, die als Valenzband und Leitungsband bekannt sind.

Das Valenzband enthält die Elektronen, die normalerweise fest an Atome gebunden sind und nicht zur Leitung von Strom beitragen. Das Leitungsband enthält die Elektronen, die sich frei durch das Material bewegen und einen elektrischen Strom leiten können.

Zwischen dem Valenzband und dem Leitungsband gibt es eine Energielücke, auch als Bandlücke bezeichnet. Die Größe dieser Bandlücke ist ein kritischer Faktor für die Funktion einer Solarzelle. Wenn die Energie eines einfallenden Photons (Lichtteilchens) größer oder gleich der Bandlücke ist, kann es ein Elektron vom Valenzband ins Leitungsband „stoßen“ und so einen elektrischen Strom erzeugen.

Die Bandstruktur und die Größe der Bandlücke variieren je nach verwendetem Material. Silizium, das am häufigsten verwendete Material in Solarzellen, hat eine indirekte Bandstruktur, was bedeutet, dass zusätzlich zur Energie auch ein Impuls benötigt wird, um ein Elektron in das Leitungsband zu befördern. Andere Materialien wie Perowskit oder verschiedene Halbleiterverbindungen haben eine direkte Bandstruktur, was den Prozess effizienter machen kann.