Ein Elektron ist ein winziges, subatomares Teilchen mit einer negativen elektrischen Ladung. Es befindet sich üblicherweise in der Elektronenhülle, die den Atomkern umgibt. Elektronen spielen eine entscheidende Rolle bei zahlreichen physikalischen Phänomenen wie Elektrizität, Magnetismus, Chemie und Thermodynamik.

In der Photovoltaik sind Elektronen von zentraler Bedeutung, da sie die grundlegende Einheit der elektrischen Ladung darstellen, die in Solarzellen genutzt wird, um Sonnenlicht in elektrische Energie umzuwandeln.

Der Prozess beginnt mit Photonen, den Lichtteilchen, die auf die Oberfläche einer Solarzelle treffen. Wenn diese Photonen genügend Energie haben, können sie Elektronen aus Atomen im Halbleitermaterial der Solarzelle „herausschlagen“. Dieser Vorgang wird als Photoeffekt bezeichnet.

Sobald ein Elektron freigesetzt ist, bewegt es sich frei im Raum umher. Wenn das Halbleitermaterial richtig entworfen ist, werden diese freien Elektronen in eine Richtung gelenkt, wodurch ein elektrischer Strom erzeugt wird.

Ein Beispiel für ein häufig verwendetes Material in Solarzellen ist Silizium. In einer Silizium-Solarzelle kann ein Photon ein Elektron aus einem Siliziumatom „herausschlagen“ und es in einen höheren Energiezustand versetzen. Dies erzeugt ein „Loch“, das ein Elektron aufnehmen kann.

Die Effizienz einer Solarzelle kann durch die Maximierung der Anzahl der Elektronen, die durch eingehende Photonen freigesetzt werden, verbessert werden.