Ein Halbleiter ist ein Material, das weder ein vollständiger Leiter noch ein Isolator ist. Ein Halbleiter hat eine elektrische Leitfähigkeit, die zwischen der von Leitern und Isolatoren liegt. Halbleiter sind von großer Bedeutung, da sie in Solarzellen verwendet werden, um Sonnenenergie in elektrische Energie umzuwandeln.
In der Photovoltaik besteht eine Solarzelle aus mehreren Schichten, die aus verschiedenen Halbleiter bestehen. Die beiden wichtigsten Schichten sind die n- und p-Schichten. Die n-Schicht ist negativ geladen und die p-Schicht ist positiv geladen. Wenn Licht auf die Solarzelle fällt, werden Elektronen in der n-Schicht freigesetzt und bewegen sich zur p-Schicht. Dies erzeugt einen elektrischen Strom, der von der Solarzelle erfasst und in eine Batterie oder ein Stromnetz eingespeist wird.
Die Halbleiter, die in Solarzellen verwendet werden, sind in der Regel Silizium, Galliumarsenid, Kupfer-Indium-Gallium-Selenid und Cadmiumtellurid. Silizium ist das am häufigsten verwendete Material, da es kostengünstig und leicht verfügbar ist. Es gibt zwei Arten von Silizium-Halbleitern: monokristallines Silizium und polykristallines Silizium. Monokristallines Silizium ist teurer, aber effizienter als polykristallines Silizium.
Galliumarsenid ist ein Halbleiter, das man in der Photovoltaik für Hochleistungsanwendungen verwendet. Es hat eine höhere Effizienz als Silizium, ist jedoch teurer und schwerer zu verarbeiten. Kupfer-Indium-Gallium-Selenid ist ein Halbleiter, den man in Dünnschicht-Solarzellen verwendet. Es hat eine höhere Effizienz als Silizium und ist flexibler, was es für Anwendungen wie tragbare Solarladegeräte und flexible Solarzellen geeignet macht.
Cadmiumtellurid ist ein hocheffizienter Halbleiter, der zur Herstellung von Dünnschicht-Solarzellen dient. Gegenwärtig ist Cadmiumtellurid, mit einem Marktanteil von rund 50 Prozent,  das am häufigsten verwendete Halbleitermaterial für Dünnschichtmodule.