Photovoltaik Erste Silizium-Solarzelle im April 1954 vorgestellt

Redakteur: Dipl.-Ing. (FH) Hendrik Härter

Am 25. April 1954 präsentierten Forscher der Bell Labs die erste praktikable Silizium-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 6%. Doch war es bis dahin ein weiter Weg.

Callvin Fuller entdeckte, dass Dotierungen aus Bor im Silizium über gute Eigenschaften verfügte und so entstand die erste Solar-Zelle.
Callvin Fuller entdeckte, dass Dotierungen aus Bor im Silizium über gute Eigenschaften verfügte und so entstand die erste Solar-Zelle.
(Bell Lab)

Am 25. April 1954 wurde von den Bell Labs die erste nutzbare Silizium-Solarzelle vorgestellt. Allerdings gab es schon früher Entwicklungen, um aus dem Sonnenlicht elektrische Energie zu gewinnen. Jedoch waren alle Ansätze ineffizient. Zurück geht die Geschichte der Solarzelle auf die Beobachtungen des französischen Physikers Alexandre Edmond Becquerel, der Vater des Becquerel-Effekts, im Jahr 1839. Er arbeitete an einer Elektrolytlösung als er bemerkte, dass kleine elektrische Ströme erzeugt wurden, wenn die Metalle dem Licht ausgesetzt waren. Erklären konnte er diesen Effekt allerdings nicht.

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Einige Jahrzehnte später, im Jahr 1873, entdeckte der britische Ingenieur Willoughby Smith die Photoleitfähigkeit von Selen, als er verschiedene Materialien für Unterwasser-Telegrafenkabel untersuchte. Erste funktionsfähige Solarzellen entwickelte im Jahr 1883 der amerikanische Erfinder Charles Fritts aus Selen. Allerdings war seine Erfindung nicht sehr effektiv. Erst 1940 konnte wieder ein Fortschritt bei den Solarzellen verbucht werden: Russel Shoemaker Ohl, ein Halbleiterforscher bei den Bell Labs, untersuchte einige Silizium-Proben. Eine Probe hatte einen Riss – und hier floss ein Strom, wenn man die Probe dem Licht aussetze.

Wieso war das so? Durch den unterschiedlichen Grad an Verunreinigungen – also die Dotierung – war eine Seite positiv und die andere negativ dotiert. Ohl hatte also hier versehentlich einen PN-Übergang geschaffen, die Grundlage einer Solarzelle. Allerdings war der Wirkungsgrad der Solarzelle nicht sehr hoch. Nach weiteren Forschungen kamen der Chemiker Calvin Fuller und der Physiker Gerald Pearson zu dem Schluss, dass anstatt Selen doch eher Silizium vorzuziehen sei.

Sie arbeiteten dann mehrere Monate an einer Verbesserung der Eigenschaften. Zudem mussten sie noch einige Probleme aus dem Weg räumen. Unter anderem an einem guten elektrischen Kontakt der Silizium-Solarzelle. Bei der Dotierung stießen sie auf Arsen und Bor für einen PN-Übergang. Nachdem sie einige solcher Solar-Zellen verbunden hatten, sprachen sie von einer Solar-Batterie.

Schließlich gaben sie am 25. April 1954 ihre Erfindung der Öffentlichkeit bekannt: Dabei betrieben sie ein kleines Spielzeug-Riesenrad und einen solarbetriebene Fernbedienung. Der Wirkungsgrad der Solarzelle lag bei 6%. Obwohl die Presse gleich von einer unerschöpflichen Energiequelle sprach, so war die Herstellung solcher einer Solarzelle aufwendig und teuer. Schließlich wurden Chapin, Fuller und Pearson wurden 2008 in die National Inventors Hall of Fame aufgenommen.

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