Der Photoeffekt, auch bekannt als photoelektrischer Effekt, beschreibt die Freisetzung von Elektronen aus einem Material durch den Energieeintrag von Lichtteilchen (Photonen). Er bildet die physikalische Grundlage für den photovoltaischen Effekt, wie er in Solarzellen genutzt wird.
Trifft ein Photon auf ein Material und besitzt es genügend Energie, kann es von einem Elektron absorbiert werden. In der Folge wird dieses Elektron aus seiner Bindung im Atomverbund gelöst. Es kommt zu einer Veränderung der Elektronenverteilung innerhalb des Materials.
In der Photovoltaik ist insbesondere der sogenannte innere Photoeffekt relevant:
Hierbei werden Elektronen innerhalb eines Halbleitermaterials – meist Silizium – durch den Lichteinfall in ein höheres Energieniveau, das sogenannte Leitungsband, angehoben. Dadurch entstehen freie Ladungsträger (Elektronen und sogenannte Löcher), die sich unter dem Einfluss eines elektrischen Feldes – etwa an der p-n-Übergangszone der Solarzelle – räumlich trennen. Diese Ladungstrennung erzeugt eine elektrische Spannung, die über Metallkontakte als Gleichstrom nutzbar gemacht wird.
Dieser gesamte Vorgang wird als photovoltaischer Effekt bezeichnet – und ist das zentrale Wirkprinzip moderner Solarzellen.