Beschreibung
Eine Solarzelle ist eine elektrische Zelle, die Lichtenergie in nutzbare elektrische Energie umwandelt. Es gibt zwei Arten von Solarzellen. Die bekannteste ist die Festkörper-Photovoltaikzelle, die in großer Zahl in Solarmodulen verbaut wird. Die zweite ist die photoelektrochemische Zelle, die in photoelektrochemischen Generatoren zum Einsatz kommt. Der „photovoltaische Effekt“ wurde erstmals 1839 von dem französischen Physiker Alexandre-Edmond Becquerel beobachtet. Doch erst 1883 nutzte der amerikanische Wissenschaftler Charles Fritts dieses Phänomen, um die erste Solarzelle zu bauen. Fritts’ Solarzelle bestand aus halbleitendem Selen, das mit einer extrem dünnen, transparenten Goldschicht überzogen war. Seine Solarzelle konnte nur ein Prozent des Lichts in Elektrizität umwandeln. Anstatt Energie zu erzeugen, wie Fritts es sich vorgestellt hatte, wurde seine ineffiziente Solarzelle hauptsächlich in der Fotografie als Belichtungsmesser eingesetzt. Anschließend entwickelte der russische Physiker Alexander Stoletov die erste Solarzelle, basierend auf dem Prinzip des photoelektrischen Effekts (bereits 1887 von Heinrich Hertz entdeckt), bei dem Licht direkt in Elektrizität umgewandelt wird. Albert Einstein gelang es erst 1905, diesen Effekt zu erklären, wofür er 1921 den Nobelpreis für Physik erhielt. Die moderne Halbleiter-Solarzelle auf Siliziumbasis wurde 1941 von dem Amerikaner Russell Ohl, damals Mitarbeiter der Bell Labs, patentiert.[3] Im Mai 1939 entdeckte er zufällig, dass in einem Siliziumkristall spontan ein elektrischer Strom entstand, als er ihn mit einer Schreibtischlampe beleuchtete. Die Ursache war ein Riss im Kristall, der später als p-n-Übergang bezeichnet wurde. Seine Pionierarbeit auf diesem Gebiet führte schließlich zur Erfindung des Transistors. Aufbauend auf Ohls Arbeit entwickelten Gerald Pearson, Calvin Fuller und Daryl Chapin 1954 bei den Bell Labs eine effizientere Solarzelle. Durch Dotierung von Silizium mit Arsen wurde eine Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 4,5 bis 6 Prozent entwickelt. Aufgrund der hohen Produktionskosten wurden Solarzellen zunächst nur für Spezialanwendungen, vorwiegend in der Raumfahrt, eingesetzt. So sendete beispielsweise der amerikanische Satellit Vanguard 1 im Jahr 1958 als erster mithilfe einer 1-Watt-Solarzelle Funksignale aus dem Weltraum. Erst nach der Ölkrise in den 1980er-Jahren wurden auf Galliumarsenid (GaAs) basierende Solarzellen mit einem Wirkungsgrad von über 20 Prozent entwickelt.
