Im Kontext der Physik und Chemie bezeichnet das Energieniveau den quantisierten Zustand eines Systems, in dem eine bestimmte Energie vorhanden ist. Dieser Begriff wird häufig in der Quantenmechanik verwendet, um die diskreten Zustände zu beschreiben, in denen ein subatomares oder atomares Teilchen existieren kann.

In der Photovoltaik bezieht sich das Energieniveau auf die Energiezustände, in denen Elektronen in einem Solarzellenmaterial existieren können. Diese Energiezustände sind quantisiert, was bedeutet, dass sie nur bestimmte Werte annehmen können.

Photovoltaikzellen bestehen aus Halbleitermaterialien, normalerweise Silizium, die eine Bandstruktur haben. Diese Bandstruktur besteht aus einem Valenzband, das die Energiezustände der gebundenen Elektronen enthält, und einem Leitungsband, das die Energiezustände der freien Elektronen enthält. Zwischen diesen beiden Bändern befindet sich eine Energielücke oder Bandlücke.

Wenn Sonnenlicht auf eine Photovoltaikzelle trifft, kann es Elektronen mit genügend Energie versorgen, um von dem niedrigeren Energieniveau im Valenzband zum höheren Energieniveau im Leitungsband zu springen. Dieser Prozess erzeugt einen elektrischen Strom, da die Elektronen durch das externe Schaltkreis zurück in das Valenzband fließen.

Das Energieniveau der Elektronen und die Größe der Bandlücke bestimmen die Effizienz einer Photovoltaikzelle bei der Umwandlung von Sonnenlicht in Elektrizität.