Ein Lichtquant, auch als Photon bezeichnet, ist ein grundlegendes Teilchen der elektromagnetischen Strahlung, einschließlich des sichtbaren Lichts. In der Photovoltaik spielt das Photon eine entscheidende Rolle bei der Umwandlung von Sonnenlicht in elektrische Energie.

Obwohl es keine Masse hat, trägt ein Photon Energie, die proportional zur Frequenz der Strahlung ist. Die Energie eines Photons kann ausgedrückt werden als E = hν, wobei E die Energie, h das Plancksche Wirkungsquantum und ν die Frequenz der Strahlung ist.

In einer Photovoltaikzelle trifft Sonnenlicht auf ein Halbleitermaterial, typischerweise Silizium. Wenn ein Photon auf ein Elektron im Material trifft, kann es genug Energie übertragen, um das Elektron aus seiner Bindung zu „schlagen“ und es in den Zustand freier Beweglichkeit zu versetzen. Dieser Prozess wird als photoelektrischer Effekt bezeichnet.

Das nun freie Elektron kann sich durch das Material bewegen und einen elektrischen Strom erzeugen. Dieser Strom kann dann abgegriffen und genutzt werden, um elektrische Geräte zu betreiben oder in das Stromnetz eingespeist zu werden.

Es ist jedoch zu beachten, dass nicht alle Photonen genug Energie haben, um Elektronen freizusetzen. Die Energie eines Photons muss mindestens gleich der Bandlückenenergie des Halbleitermaterials sein. Darüber hinaus können einige der freigesetzten Elektronen wieder eingefangen werden, bevor sie einen Strom erzeugen können, was zu Energieverlusten führt.