Krzem jest powszechnie stosowany w ogniwach słonecznych przede wszystkim dlatego, że występuje powszechnie, jest opłacalny i ma odpowiednie właściwości elektryczne do przekształcania światła słonecznego w energię elektryczną. Ogniwa słoneczne, czyli ogniwa fotowoltaiczne (PV), opierają się na efekcie fotowoltaicznym, podczas którego materiały półprzewodnikowe, takie jak krzem, absorbują fotony ze światła słonecznego i generują pary elektron-dziura, które następnie po zebraniu wytwarzają prąd elektryczny. Zdolność krzemu do wydajnego przekształcania światła słonecznego w energię elektryczną, w połączeniu z jego względną obfitością w skorupie ziemskiej i ugruntowanymi procesami produkcyjnymi, sprawia, że jest to preferowany materiał do produkcji ogniw słonecznych.
Z drugiej strony krzem nie jest zwykle używany w diodach LED (diodach elektroluminescencyjnych), ponieważ diody LED wymagają materiału półprzewodnikowego o bezpośredniej przerwie wzbronionej, aby skutecznie emitować światło. Krzem ma pośrednie pasmo wzbronione, co oznacza, że emituje światło mniej efektywnie w porównaniu z materiałami z bezpośrednim pasmem wzbronionym, takimi jak arsenek galu (GaAs) lub azotek galu (GaN). Diody LED wymagają materiałów, które mogą emitować światło bezpośrednio, gdy elektrony łączą się z dziurami, a proces ten ułatwia półprzewodnik z bezpośrednim pasmem wzbronionym. Dlatego pośrednie pasmo wzbronione krzemu i jego nieefektywność w emitowaniu światła sprawiają, że jest on mniej odpowiedni do zastosowań LED w porównaniu z materiałami takimi jak GaAs lub GaN.
Krzem jest preferowany w ogniwach słonecznych ze względu na kilka czynników wpływających na jego skuteczność w przekształcaniu światła słonecznego w energię elektryczną. Oprócz tego, że występuje powszechnie i jest opłacalny, krzem ma dobrą przewodność elektryczną i stabilną strukturę krystaliczną, dzięki czemu jest niezawodny w długotrwałej pracy paneli słonecznych. Właściwości optyczne krzemu są również dobrze dopasowane do widma słonecznego, dzięki czemu skutecznie absorbują szeroki zakres długości fal światła słonecznego. Co więcej, dziesięciolecia badań i rozwoju zoptymalizowały technologię krzemowych ogniw słonecznych, co skutkuje wysoką wydajnością i niezawodnością w przetwarzaniu energii słonecznej w użyteczną energię elektryczną.
W ogniwach słonecznych zamiast germanu stosuje się krzem, ponieważ jest on powszechniejszy, tańszy i ma lepsze właściwości materiałowe dostosowane do konwersji energii słonecznej. Chociaż german ma wyższą skuteczność w przekształcaniu światła słonecznego w energię elektryczną w porównaniu z krzemem ze względu na bezpośrednie pasmo wzbronione, jest znacznie rzadszy i droższy w produkcji. Obfitość krzemu w połączeniu z jego odpowiednią wydajnością i ugruntowaną infrastrukturą produkcyjną przewyższa nieco wyższą wydajność germanu w zastosowaniach w ogniwach słonecznych.
Podsumowując, krzem wybiera się do ogniw fotowoltaicznych (PV) ze względu na jego obfitość, opłacalność, odpowiednie właściwości elektryczne do konwersji energii słonecznej oraz dobrze rozwinięte procesy produkcyjne. Czynniki te sprawiają, że krzem jest preferowanym materiałem na ogniwa słoneczne, zapewniając szerokie przyjęcie i efektywne wykorzystanie technologii energii słonecznej na całym świecie.