70 Jahre Solarzelle: Batterie für die Tropen
Vor sieben Jahrzehnten wurde die erste Solarzelle vorgestellt, die ausreichend Strom für technische Anwendungen erzeugte.
Danach flog die Technik ins Weltall – und kehrte auf die Erde zurück. Zum Segen der Menschheit, denn Photovoltaik wurde zwischenzeitlich zur kostengünstigsten und mächtigsten Energiequelle.
In der Raumfahrt sind große Solarfelder mittlerweile Standard. Auf der Erde auch.
Es war ein sonniger Tag, der 25. April 1954. Auf dem Außengelände der Bell Laboratories im US-Bundesstaat New Jersey hatten sich drei Männer positioniert: Der Physiker Daryl Chapin hielt ein merkwürdige Kapsel in die Sonne, von der Größe einer Zigarettenschachtel.
Sein Kollege Gerald Pearson stand bei ihm am Mikrofon. Rund hundert Meter entfernt hatte sich der Chemiker Calvin S. Fuller aufgebaut, am Empfänger. Auf Chapins Zeichen sprach Pearson ins Mikro. Fuller hob die Hand und winkte. Das war das Signal, dass er die Nachricht verstanden hatte.
Die Nachricht ging um die Welt
Eine Nachricht, die um die Welt ging. Denn erstmals war es gelungen, elektrischen Strom aus Licht zu gewinnen – mit ausreichender Leistung, um technische Prozesse zu versorgen. Die „Solarbatterie von Bell“ machte weltweit Schlagzeilen, sprang auf die Titelseiten der New York Times und der Times in London.
Zwei Jahre zuvor hatte Daryl Chapin von seinem Boss bei der Telefongesellschaft AT&T den Auftrag bekommen, eine Batterie für die Tropen zu entwickeln. Die bekannten Bleibatterien funktionierten in gemäßigten Breiten gut, aber in den Tropen machten sie schnell schlapp. Hitze und Feuchtigkeit ließen die Kontakte korrodieren.
Abgelegene Telefonmasten versorgen
Es ging um die Stromversorgung von abgelegenen Telefonmasten, die nicht an ein Netz angeschlossen werden konnten. Die Bell Labs waren die Ideenschmiede von AT&T, und Chapin einer der fähigsten Köpfe. Zunächst versuchte er es mit Selen, dessen photoelektrische Eigenschaften seinerzeit bekannt waren. Allerdings erreichte der Wirkungsgrad nur ein halbes Prozent, aus dem Quadratmeter Aperturfläche waren lediglich fünf Watt zu erwarten.
Der Einzelkämpfer baute ein Team auf, und das Trio konzentrierte sich fortan auf den Halbleiter Silizium. Erst kurz zuvor waren die ersten Bipolartransistoren aus Silizium entwickelt worden. Sie kamen gleichfalls 1954 auf den Markt, von den Bell Labs und Texas Instruments.
Dotierung von Silizium mit Bor
Um Silizium für Solarzellen zu nutzen, musste es elektrisch leitfähig gemacht werden. Chapin und sein Team dotieren das Material unter anderem mit Bor. Endlich konnten sie einen nennenswerten Stromfluss messen, sobald Sonnenlicht auf die Zelle schien.
Der Strom war größer als bei allen bis dahin bekannten Alternativen. Als sie Bor und Arsen zur Dotierung einsetzten, wurde die Leistung größer. Endlich schien eine technisch sinnvolle Zelle in Reichweite, die sich patentieren ließ.
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Quelle
Der Bericht wurde von der Redaktion „photovoltaik“ (gekürzt, HS) 2024 verfasst – der Artikel darf nicht ohne Genehmigung weiterverbreitet werden! | photovoltaik.eu 2024 | photovoltaik 04/2024 | Inhalt | Einzelheftbestellung
