In der Photovoltaik bezieht sich der Begriff „Energiezustand“ auf den Zustand eines Elektrons in einem Halbleitermaterial, der durch die Energie charakterisiert wird, die das Elektron besitzt. In einer Solarzelle, dem Hauptelement einer Photovoltaikanlage, werden Elektronen durch die Energie von Photonen (Lichtteilchen) von ihrem normalen Zustand („Grundzustand“) in einen höheren Energiezustand („angeregter Zustand“) versetzt.

Wenn ein Photon mit ausreichender Energie auf ein Elektron im Halbleitermaterial trifft, kann es das Elektron anregen und in eine höhere Energiebahn, die sogenannte Leitungsband, heben. Das zurückgelassene „Loch“ im Valenzband und das angeregte Elektron im Leitungsband bilden zusammen ein „Elektronen-Loch-Paar“.

Diese Elektronen-Loch-Paare sind entscheidend für die Stromerzeugung in einer Solarzelle. Unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes, das in der Solarzelle erzeugt wird, bewegen sich die Elektronen und Löcher in entgegengesetzte Richtungen. Dieser Fluss von Elektronen und Löchern erzeugt einen elektrischen Strom.

Es ist wichtig zu beachten, dass nicht alle Photonen ausreichend Energie haben, um ein Elektron in den angeregten Zustand zu versetzen. Die Energie des Photons muss größer oder gleich der Bandlücke des Halbleitermaterials sein, um ein Elektron anzuregen.