File:Solarzelle Funktionsprinzip2.svg

Deutsch: Entscheidend für das Verständnis ist ein elektrisches Feld, das im Material ständig vorhanden ist.

Es entsteht durch unterschiedlich geladene Atomrümpfe, auch Raumladung genannt, die durch Dotierung in das Material eingebracht wurden. Dieses Feld kann freie elektrische Ladungen (Elektronen oder Löcher) zur Oberseite bzw. Unterseite der Solarzelle beschleunigen. Dieser Transport ist mit schwarzen Pfeilen dargestellt. Diese elektrischen Ladungen entstehen, wenn einfallendes Licht (Photon) vom Material absorbiert wird, so dass Elektronen freigeschlagen werden, bzw. atomare Verbindungen getrennt werden (Ionisation). Die Photonen des Lichts müssen dazu eine ausreichende Energie haben (Ionisationsenergie), das heisst die richtige Farbe bzw. Wellenlängen enthalten. Ansonsten heizt sich die Solarzelle nur auf, ohne dass elektrische Ladungen entstehen. Licht ist durch gelbe Pfeile symbolisiert. Da alle negativen Ladungen zur Oberseite und alle positiven zur Unterseite gelenkt werden, entsteht an den Kontakten der Solarzelle eine elektrische Spannung, sprich die Solarzelle erzeugt Strom.

Die Breite der Raumladungszone kann mit der Dotierung variiert werden. Die nötige Ionisationsenergie wird durch das Material bestimmt, wie auch die Eindringungstiefe. Eine Solarzelle erzeugt also nur Strom, wenn die richtige Wellenlänge in der richtigen Tiefe freie Ladungen erzeugt. Für effizientere Solarzellen lassen sich diese Parameter noch weiter optimieren. Siehe Tandem-Solarzelle.