Silicium wordt vaak gebruikt voor zonnecellen, voornamelijk omdat het overvloedig aanwezig is, kosteneffectief is en geschikte elektrische eigenschappen heeft om zonlicht in elektriciteit om te zetten. Zonnecellen, of fotovoltaïsche (PV) cellen, vertrouwen op het fotovoltaïsche effect waarbij halfgeleidermaterialen zoals silicium fotonen uit zonlicht absorberen en elektronen-gatparen genereren, die vervolgens een elektrische stroom creëren wanneer ze worden verzameld. Het vermogen van silicium om zonlicht efficiënt om te zetten in elektriciteit, gecombineerd met zijn relatieve overvloed in de aardkorst en gevestigde productieprocessen, maakt het tot een voorkeursmateriaal voor de productie van zonnecellen.
Aan de andere kant wordt silicium doorgaans niet gebruikt voor LED’s (lichtgevende diodes), omdat LED’s een halfgeleidermateriaal met directe bandafstand nodig hebben om efficiënt licht uit te zenden. Silicium heeft een indirecte bandafstand, wat betekent dat het minder efficiënt is in het uitzenden van licht in vergelijking met materialen met een directe bandafstand zoals galliumarsenide (GaAs) of galliumnitride (GaN). LED’s hebben materialen nodig die direct licht kunnen uitstralen wanneer elektronen recombineren met gaten, een proces dat wordt vergemakkelijkt door een halfgeleider met directe bandgap. Daarom maken de indirecte bandafstand van silicium en de inefficiëntie bij het uitzenden van licht het minder geschikt voor LED-toepassingen in vergelijking met materialen als GaAs of GaN.
Silicium heeft de voorkeur in zonnecellen vanwege verschillende factoren die bijdragen aan de effectiviteit ervan bij het omzetten van zonlicht in elektriciteit. Behalve dat het overvloedig en kosteneffectief is, heeft silicium een goede elektrische geleidbaarheid en een stabiele kristallijne structuur, waardoor het betrouwbaar is voor langdurig gebruik van zonnepanelen. De optische eigenschappen van silicium sluiten ook goed aan bij het zonnespectrum, waardoor het een breed scala aan zonlichtgolflengten efficiënt kan absorberen. Bovendien hebben tientallen jaren van onderzoek en ontwikkeling de technologie van siliciumzonnecellen geoptimaliseerd, wat heeft geresulteerd in een hoge efficiëntie en betrouwbaarheid bij het omzetten van zonne-energie in bruikbare elektrische energie.
Silicium wordt in zonnecellen gebruikt in plaats van germanium, voornamelijk omdat silicium overvloediger aanwezig is, kosteneffectiever is en betere materiaaleigenschappen heeft die geschikt zijn voor de omzetting van zonne-energie. Hoewel germanium vanwege de directe bandafstand een hoger rendement heeft bij het omzetten van zonlicht in elektriciteit in vergelijking met silicium, is het veel zeldzamer en duurder om te produceren. De overvloed aan silicium, gecombineerd met de adequate efficiëntie en gevestigde productie-infrastructuur, weegt zwaarder dan de iets hogere efficiëntie van germanium in zonneceltoepassingen.
Samenvattend wordt silicium gekozen voor fotovoltaïsche (PV) zonnecellen vanwege de overvloed, de kosteneffectiviteit, de geschikte elektrische eigenschappen voor de omzetting van zonne-energie en de goed ontwikkelde productieprocessen. Deze factoren maken silicium tot het voorkeursmateriaal voor zonnecellen, waardoor een wijdverspreide acceptatie en efficiënt gebruik van zonne-energietechnologieën over de hele wereld wordt gegarandeerd.