Halbleiter sind in der Chemie als Festkörper bzw. Materialien, dessen Eigenschaften denen eines Leiter (z. B. Kupfer und Silber) sowie eines Nichtleiters (z. B. Keramik und Glas), oder auch Isolators, zugeschrieben werden können. Unter bestimmten Voraussetzungen können sie Strom leiten, unter anderen jedoch isolieren. Zu Halbleitern gehören mitunter die Elemente Silizium und Germanium.
Silizium schließt die Verbindung zur Photovoltaik: Dieses wird nämlich in kristalliner oder amorpher Form zur Herstellung von monokristallinen-, polykristallinen- und Dünnschichtmodulen verwendet.
Um zu verstehen, warum Halbleiter bei der Herstellung von Photovoltaikmodulen verwendet werden müssen wir zwei wichtige Begriffe verstehen: Dotierung und Photoeffekt.
Dotierung beschreibt den Prozess, in dem das Halbleitermaterial (bspw. Silizium) gezielt mit Fremdatomen eines anderen Elements verunreinigt wird, um die elektronischen Eigenschaften und somit die Leitfähigkeit des Halbleiters zu ändern - oder eben zu verbessern. Denn durch die Dotierung können Elektronen-Löcher-Paare geschaffen werden, die den Photoeffekt überhaupt möglich machen.
Der Photoeffekt beschreibt das Herauslösen von Elektronen aus Ihrem Elektronenverbund bzw. Material, sobald es mit Licht bestrahlt wird. Das passiert, indem das Elektron ein Photon (Lichtteilchen) absorbiert und das Photon seine gesamte Energie an das Elektron abgibt. Ist die Energie ausreichend groß, löst sich das Elektron (äußerer Photoeffekt). Reicht die Energie nicht, hebt sich das Elektron in seinem Verbund, wodurch ein Elektronen-Loch-Paar entsteht und somit einen Photostrom ermöglicht (innerer Photoeffekt).
Um diesen inneren Photoeffekt zu erreichen braucht es Halbleiter. Nur sie gehören zu den Elementen, dessen Leitfähigkeit durch gezielte Dotierung besonders effektiv erhöht werden kann. Dies ermöglicht eine sehr effizienzte Energiegewinnung.