Silikonun güneş pilleri için yaygın olarak kullanılmasının başlıca nedeni, bol miktarda bulunması, uygun maliyetli olması ve güneş ışığını elektriğe dönüştürmek için uygun elektriksel özelliklere sahip olmasıdır. Güneş pilleri veya fotovoltaik (PV) hücreler, silikon gibi yarı iletken malzemelerin güneş ışığından fotonları emdiği ve elektron-delik çiftleri ürettiği ve daha sonra toplandığında bir elektrik akımı oluşturduğu fotovoltaik etkiye dayanır. Silikonun güneş ışığını verimli bir şekilde elektriğe dönüştürme yeteneği, yer kabuğundaki göreceli bolluğu ve köklü üretim süreçleriyle birleştiğinde, onu güneş pili üretimi için tercih edilen bir malzeme haline getiriyor.
Öte yandan, LED’ler (ışık yayan diyotlar) için silikon genellikle kullanılmaz çünkü LED’ler, ışığı verimli bir şekilde yaymak için doğrudan bant aralığına sahip bir yarı iletken malzeme gerektirir. Silikonun dolaylı bir bant aralığı vardır; bu, galyum arsenit (GaAs) veya galyum nitrür (GaN) gibi doğrudan bant aralığına sahip malzemelerle karşılaştırıldığında ışık yaymada daha az verimli olduğu anlamına gelir. LED’ler, elektronlar deliklerle yeniden birleştiğinde doğrudan ışık yayan malzemeler gerektirir; bu, doğrudan bant aralığı yarı iletkeninin kolaylaştırdığı bir işlemdir. Bu nedenle silikonun dolaylı bant aralığı ve ışık yaymadaki verimsizliği, GaAs veya GaN gibi malzemelerle karşılaştırıldığında onu LED uygulamaları için daha az uygun hale getiriyor.
Silikon, güneş ışığını elektriğe dönüştürmedeki etkinliğine katkıda bulunan çeşitli faktörlerden dolayı güneş pillerinde tercih edilmektedir. Bol miktarda bulunması ve uygun maliyetli olmasının yanı sıra, silikonun iyi bir elektrik iletkenliği ve kararlı bir kristal yapısı vardır, bu da onu uzun süreli güneş paneli işletimi için güvenilir kılar. Silisyumun optik özellikleri aynı zamanda güneş spektrumuyla da iyi uyum sağlar ve geniş bir yelpazedeki güneş ışığı dalga boylarını verimli bir şekilde absorbe etmesine olanak tanır. Üstelik onlarca yıl süren araştırma ve geliştirme, silikon güneş pili teknolojisini optimize ederek güneş enerjisinin kullanılabilir elektrik enerjisine dönüştürülmesinde yüksek verimlilik ve güvenilirlik sağladı.
Silikonun güneş pillerinde germanyum yerine kullanılmasının başlıca nedeni, silikonun daha bol olması, uygun maliyetli olması ve güneş enerjisi dönüşümü için daha uygun malzeme özelliklerine sahip olmasıdır. Her ne kadar germanyum doğrudan bant aralığı nedeniyle güneş ışığını elektriğe dönüştürmede silikona göre daha yüksek verime sahip olsa da üretimi çok daha nadir ve daha pahalıdır. Silikonun bolluğu, yeterli verimliliği ve köklü üretim altyapısıyla birleştiğinde, güneş pili uygulamalarında germanyumun biraz daha yüksek verimliliğine ağır basıyor.
Özetle, silikon, bolluğu, maliyet etkinliği, güneş enerjisi dönüşümü için uygun elektriksel özellikleri ve iyi gelişmiş üretim süreçleri nedeniyle güneş fotovoltaik (PV) hücreleri için seçilmektedir. Bu faktörler, silikonun güneş pilleri için tercih edilen malzeme olmasını sağlayarak güneş enerjisi teknolojilerinin dünya çapında yaygın olarak benimsenmesini ve verimli kullanılmasını sağlar.