Der photoelektrische Effekt ist ein zentraler Prozess in der Photovoltaik, bei dem Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Dieser Effekt wurde erstmals von Albert Einstein beschrieben und ist die Grundlage für die Funktion von Solarzellen.

Der photoelektrische Effekt tritt auf, wenn Photonen (Lichtteilchen) auf eine Oberfläche treffen und dabei Elektronen freisetzen. In einer Solarzelle geschieht dies in der sogenannten p-n-Übergangszone, einem Bereich, in dem ein p-dotiertes (positiv dotiertes) Material auf ein n-dotiertes (negativ dotiertes) Material trifft.

Wenn ein Photon auf diesen Übergangsbereich trifft, kann es ein Elektron „herausschlagen“ und es in Bewegung setzen. Dies führt zur Bildung eines elektrischen Stroms. Die Fähigkeit von Materialien, dieses Phänomen zu nutzen, variiert stark, aber Halbleiter wie Silizium sind besonders effektiv, da sie eine geeignete Bandlücke haben, die es den Elektronen ermöglicht, sich zu bewegen.

Es ist wichtig zu beachten, dass nicht alle Photonen in einer Solarzelle genutzt werden können. Nur Photonen mit einer bestimmten Energie (oder einer bestimmten Wellenlänge des Lichts) können Elektronen freisetzen. Dies führt dazu, dass ein Teil des einfallenden Lichts nicht genutzt wird.