Halbleitermaterialien werden in Solarzellen verwendet, weil sie Photovoltaikeffekte zeigen, das heißt, sie können unter dem Einfluss von Licht elektrische Ladungsträger erzeugen. Diese Ladungsträger werden dann durch das Material der Solarzelle geleitet und erzeugen dabei elektrischen Strom.
Halbleitermaterialien sind auch deshalb geeignet, weil sie bei Raumtemperatur leitfähig sind, aber durch das Zufügen von imprägnierenden Atomen, wie beispielsweise Bor oder Phosphor, die Leitfähigkeit in bestimmten Bereichen gezielt reduzieren kann.
Dies ermöglicht es, in der Solarzelle spezielle Strukturen, sogenannte p-n-Übergänge, zu erzeugen, an denen die Lichtenergie in elektrische Energie umgewandelt wird. Am häufigsten werden für Solarzellen Silizium-Halbleiter verwendet, weil Silizium sowohl in monokristalliner als auch in polykristalliner Form leicht herstellbar ist und eine hohe Effizienz aufweist.