Die Elektronen eines Festkörpers können nur ganz bestimmte Energiezustände einnehmen, sie besetzen damit ein fest definiertes Energieband. Zwischen den beiden wichtigsten Bändern - dem letzten vollbesetzten Valenzband und dem Leitungsband, in dem sich die freien Elektronen befinden - besteht eine Energielücke, in der sich keine Elektronen aufhalten können. Nichtleiter kennzeichnen sich durch eine besonders grosse Lücke, während bei Metallen (elektrischen Leitern) gar keine Lücke besteht. Halbleitermaterialien liegen zwischen diesen beiden Extremen. Ihre Bandlücke entspricht ungefähr der Energie von Photonen des Sonnenlichts. Die Grösse der Bandlücke ist wichtig für den maximal erreichbaren Wirkungsgrad einer Solarzelle und die relative Empfindlichkeit bei verschiedenen Lichtwellenlängen.