3D-Photovoltaikgeräte (PV) verwenden eine 3D-Struktur, um den photoelektrischen Wirkungsgrad zu verbessern, indem sie die Lichtmenge erhöhen, die von dem lichtabsorbierenden Material in der PV-Zelle oder dem Panel eingefangen wird. Im Vergleich dazu bestehen herkömmliche Solarzellen aus einer planaren 2D-Diodenstruktur. Durch die Verwendung eines 3D-Designs wird die für die Lichtabsorption verfügbare Oberfläche vergrößert, und einige Designs enthalten Nanostrukturen wie Vertiefungen, Türme oder Nanoröhren, die Photonen einfangen sollen, wodurch der Anteil, der seine Energie an die PV-Zelle abgibt, erhöht wird. Sobald das Sonnenlicht auf das 3D-Solarpaneel trifft, fängt das 3D-Design das Sonnenlicht ein und trägt dazu bei, dass die Photonen (viele Male) zurückgeworfen werden, bis sie vollständig in Elektronen und damit in nutzbaren Strom umgewandelt wurden. 3D-Solarzellen können auch Merkmale enthalten, die die Rekombinationsrate von Elektronen-Loch-Paaren verringern sollen. Die 3D-PV-Technologie kann auch die Leistung von Solarzellen verbessern, indem sie die Lichtreflexion verringert. Die 3D-PV-Technologie hat das Potenzial, PV-Zellen, -Paneele und -Systeme mit wesentlich höherem Wirkungsgrad herzustellen; es ist jedoch noch zu früh, um den tatsächlichen Wirkungsgrad zu bestimmen. Die größte Herausforderung für die Kommerzialisierung dieser Technologie wird die Entwicklung eines kostengünstigen Herstellungsprozesses sein, mit dem die Effizienzgewinne in kostengünstigen Solarstrom umgesetzt werden können.
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