Solarzellen

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Das ist eine grundlegende Einführung in Solarzellen — und wenn das alles ist, was Sie wollten, können Sie hier aufhören.Der Rest dieses Artikels geht mehr ins Detail über verschiedene Arten von Solarzellen, howpeople setzen Solarenergie in die Praxis, und warum Solarenergie nimmt so lange tocatch auf.

Wie effizient sind Solarzellen?

Diagramm: Wirkungsgrade von Solarzellen im Vergleich: Die allererste Solarzelle erzielte einen Wirkungsgrad von nur 6 Prozent; Die effizienteste, die bisher hergestellt wurde, schaffte 46 Prozent unter Laborbedingungen. Die meisten Zellen sind Typen der ersten Generation, die in der Theorie etwa 15 Prozent und in der Praxis wahrscheinlich 8 Prozent bewältigen können.Eine Grundregel der Physik, das Gesetz der Erhaltung der Energie, besagt, dass wir Energie nicht magisch erzeugen oder in dünne Schichten verschwinden lassen können; alles, was wir tun können, ist, sie von einer Form in eine andere umzuwandeln. Das bedeutet, dass eine Solarzelle nicht mehr elektrische Energie produzieren kann, als sie jede Sekunde als Licht empfängt. In der Praxis, wie wir in Kürze sehen werden,wandeln die meisten Zellen etwa 10-20 Prozent der Energie, die sie erhalten, in Elektrizität um. Eine typische, Single-Junction-Silizium-Solarzelle hat eine theoretische maximale Effizienz von etwa 30 Prozent, bekannt als theShockley-Queisser-Grenze. Das liegt im Wesentlichen daran, dass Sunlight eine breite Mischung von Photonen verschiedener Wellenlängen und Energien enthält und jede Single-Junction-Solarzelle optimiert wird, um Photonen nur innerhalb eines bestimmten Frequenzbandes abzufangen und den Rest zu verschwenden.Einige der Photonen, die auf eine Solarzelle treffen, haben nicht genug Energie, um Elektronen auszuschalten, so dass sie effektiv verschwendet werden, während einige zu viel Energie haben und der Überschuss ebenfalls verschwendet wird. Die verybest, hochmodernen Laborzellen können 46 percentefficiency in den absolut perfekten Bedingungen unter Verwendung der mehrfachen junctionsto-Fangphotonen der verschiedenen Energien handhaben.

Reale inländische Sonnenkollektoren könnten einen Wirkungsgrad von etwa 15 Prozent erreichen, hier oder da einen Prozentpunkt geben, und das wird wahrscheinlich nicht viel besser werden.Single-Junction-Solarzellen der ersten Generation werden sich nicht dem 30-Wirkungsgrad der Shockley-Queisser-Grenze nähern, geschweige denn dem Laborrekord von 46 Prozent. Alle Arten von lästigen realen Faktoren werden in die nominale Effizienz einfließen, einschließlich der Konstruktion der Paneele, wie sie positioniert und verwickelt sind, ob sie jemals im Schatten sind, wie sauber Sie sie halten, wie heiß sie werden (steigende Temperaturen neigen dazu, ihre Effizienz zu senken) und ob sie belüftet sind (Luft darunter zirkulieren lassen), um sie kühl zu halten.

Arten von Photovoltaik-Solarzellen

Die meisten Solarzellen, die Sie heute auf den Dächern der Menschen sehen, sind im Wesentlichen nur Siliziumsandwiches, die speziell behandelt („dotiert“) wurden, um sie zu besseren elektrischen Leitern zu machen. Wissenschaftler bezeichnen diese klassischen Solarzellen als erste Generation, hauptsächlich um sie von zwei verschiedenen, moderneren Technologien zu unterscheiden, die als zweite und dritte Generation bekannt sind. Also, was ist der Unterschied?

Erste Generation

Foto: Eine farbenfrohe Sammlung von Solarzellen der ersten Generation.Bild mit freundlicher Genehmigung des NASA Glenn Research Center (NASA-GRC).Etwa 90 Prozent der weltweiten Solarzellen bestehen aus Wafern aus kristallinem Silizium (abgekürzt c-Si), die aus großen Blöcken geschnitten werden, die in superreinen Labors in einem Prozess gezüchtet werden, der bis zu einem Monat dauern kann. Die Barren haben entweder die Formeinzelkristalle (monokristallin oder Mono-Si) oder enthalten mehrere Kristalle (polykristallin, Multi-Si oder Poly-c-Si). Solarzellen der ersten Generation funktionieren so, wie wir es in der Box oben gezeigt haben: sie verwenden eine einzige, einfache Verbindung zwischen n- und p-Siliziumschichten, die aus getrennten Blöcken geschnitten werden. Ein n-Block würde also durch Erhitzen von Siliziumstücken mit geringen Mengen Phosphor, Antimon oder Arsen als Dotierstoff hergestellt, während ein p-Block Bor als Dotierstoff verwenden würde.Scheiben des n-artigen und p-artigen Silikons werden dann geschmolzen, um thejunction zu machen. Ein paar mehr Schnickschnack hinzugefügt werden (wie anantireflective Beschichtung, die Lichtabsorption verbessert und givesphotovoltaic Zellen ihre charakteristische blaue Farbe, Schutzglas auf der Vorderseite und einem Kunststoffträger und Metallverbindungen, so dass die Zelle canbe verdrahtet in eine Schaltung), aber eine einfache p-n-Übergang ist das Wesen der meisten Solarzellen. Es ist so ziemlich so, wie alle Photovoltaik-Silizium-Solarzellen seit 1954 gearbeitet haben, als Wissenschaftler bei Bell Labspionier die Technologie: Sonnenlicht auf Silizium aus Sand extrahiert, erzeugten sie Strom.

Zweite Generation

Foto: Ein Dünnschicht-Solarmodul der zweiten Generation. Die Energieerzeugungsfolie besteht aus amorphem Silizium, das auf einem dünnen, flexiblen und relativ kostengünstigen Kunststoffträger (dem „Substrat“) befestigt ist.Foto von Warren Gretz mit freundlicher Genehmigung von NREL (Bild-ID #6321083).

Klassische Solarzellen sind relativ dünne Wafer – in der Regel eine millimetertiefe Brechung (etwa 200 Mikrometer, 200 µm oder so).Aber sie sind absolute Platten im Vergleich zu Zellen der zweiten Generation, die im Volksmund als Dünnschichtsolarzellen (TPSC) oder Dünnschichtsolarzellen (TFPV) bezeichnet werden und etwa 100-mal dünner sind (mehrere Mikrometer oder Millionstel Meter tief).Obwohl die meisten immer noch aus Silizium bestehen (eine andere Form, die als amorphes Silizium bekannt ist, a-Si, in dem Atome zufällig angeordnet sind, anstatt genau in einer regelmäßigen kristallinen Struktur geordnet zu sein), werden einige aus anderen Materialien hergestellt, insbesondere Cadmium-Tellurid (Cd-Te) und Kupfer-Indium-Gallium-Diselenid (CIGS). Da sie extrem dünn, leicht und flexibel sind, können Solarzellen der zweiten Generation auf Fenster, Oberlichter, Dachziegel und alle Arten von „Substraten“ (Trägermaterialien) wie Metalle, Glas und Polymere (Kunststoffe) laminiert werden. Was Zellen der zweiten Generation an Flexibilität gewinnen, opfern sie an Ineffizienz: Klassische Solarzellen der ersten Generation übertreffen sie immer noch. Während also eine erstklassige Zelle der ersten Generation eine Effizienz von 15-20 Prozent erreichen könnte, kämpft amorphes Silizium darum, über 7 Prozent zu kommen, die besten Dünnschicht-Cd-Te-Zellen schaffen nur etwa 11 Prozent und CIGS-Zellen nicht besser als 7-12 Prozent. Das ist ein Grund, warum Zellen der zweiten Generation trotz ihrer praktischen Vorteile bisher relativ wenig Einfluss auf den Solarmarkt genommen haben.

Dritte Generation

Foto: Kunststoffsolarzellen der dritten Generation, hergestellt von Forschern des National Renewable Energy Laboratory.Foto von Jack Dempsey mit freundlicher Genehmigung von NREL (Bild-ID # 6322357).

Die neuesten Technologien kombinieren die besten Eigenschaften von Zellen der ersten und zweiten Generation. Wie Zellen der ersten Generation versprechen sierelativ hohe Wirkungsgrade (30 Prozent oder mehr). Wie Zellen der zweiten Generation werden sie eher aus anderen Materialien als „einfachem“ Silizium hergestellt, wie amorphem Silizium, organischen Polymeren (organische Photovoltaik, OPVs), Perowskitkristallen und mehreren Übergängen (hergestellt aus mehreren Schichten verschiedener Halbleitermaterialien). Im Idealfall würden sie dadurch billiger, effizienter und praktischer als Zellen der ersten oder zweiten Generation.Derzeit liegt der Weltrekord-Wirkungsgrad für Solaris der dritten Generation bei 28 Prozent, der im Dezember 2018 von einer Perowskit-Silizium-Tandemsolarzelle erreicht wurde.

Wie viel Strom können wir mit Solarzellen erzeugen?

Theoretisch eine riesige Menge. Vergessen wir Solarzellen für den Momentund betrachten Sie einfach reines Sonnenlicht. Bis zu 1000 Watt roher Solarstrom pro Quadratmeter Erde, der direkt auf die Sonne zeigt (das ist die theoretische Leistung des direkten Mittagssonnenlichts an einem wolkenlosen Tag — wobei die Sonnenstrahlen senkrecht zur Erdoberfläche abfeuern und maximale Beleuchtung oder Sonneneinstrahlung erzeugen, wie es technisch bekannt ist). In der Praxis, nachdem wir die Neigung des Planeten und die Tageszeit korrigiert haben, ist das Beste, was wir wahrscheinlich bekommen, vielleicht 100-250 Watt pro Quadratmeter in typischen nördlichen Breiten (sogar an einem wolkenlosen Tag). Das entspricht etwa 2-6 kWh pro Tag (je nachdem, ob Sie sich in einer nördlichen Region wie Kanada oder Schottland oder an einem eher zuvorkommenden Ort wie Arizona oder Mexiko befinden).Multipliziert man die Produktion eines ganzen Jahres, erhält man irgendwo zwischen 700 und 2500 kWh pro Quadratmeter (700-2500 Einheiten Strom). Wärmere Regionen haben eindeutig ein viel größeres Solarpotenzial: Der Nahe Osten beispielsweise erhält jährlich rund 50–100prozent mehr nützliche Solarenergie als Europa.Leider sind typische Solarzellen nur etwa 15 Prozent effizient, so dass wir nur einen Bruchteil dieser theoretischen Energie erfassen können. Deshalb müssen Sonnenkollektoren so groß sein: Die Menge an Energie, die Sie erzeugen können, hängt offensichtlich direkt davon ab, wie viel Fläche Sie sich leisten können, mit Zellen zu bedecken. Eine einzelne Solarzelle (ungefähr die Größe einer Compact Disc) kann etwa 3-4,5 Watt erzeugen; Ein typisches Solarmodul aus einer Reihe von etwa 40 Zellen (5 Reihen von 8 Zellen) könnte etwa 100-300 Watt erzeugen; mehrere Sonnenkollektoren, die jeweils aus etwa 3-4 Modulen bestehen, könnten daher ein absolutes Maximum von mehreren Kilowatt erzeugen (wahrscheinlich gerade genug, um den Strombedarf eines Hauses zu decken).

Was ist mit Solarparks?

Foto: Das riesige 91 Hektar (225 Hektar) große Alamosa Solar Generating Project in Colorado erzeugt mit drei schlauen Tricks bis zu 30 Megawatt Solarstrom. Erstens gibt es eine große Anzahl von Photovoltaikmodulen (500 davon, von denen jeder 60 kW erzeugen kann). Jedes Panel ist auf einer separaten, rotierenden Baugruppe montiert, so dass es die Sonne durch den Himmel verfolgen kann.Und jedes hat mehrere Fresnel-Linsen, die oben montiert sind, um die Sonnenstrahlen auf seine Solarzellen zu konzentrieren.Foto von Dennis Schroeder mit freundlicher Genehmigung von NREL (Bild-ID # 10895528).

Aber angenommen, wir wollen wirklich große Mengen an Solarenergie erzeugen. Um so viel Strom wie eine kräftige Windkraftanlage (mit einer Spitzenleistung von vielleicht zwei oder drei Megawatt) zu erzeugen, benötigen Sie etwa 500 bis 1000 Solardächer. Und um mit einem großen Kohle— oder Atomkraftwerk (bewertet in Gigawatt, was tausend Megawatt oder Milliarden Watt bedeutet) zu konkurrieren, bräuchte man wieder 1000-mal so viele – das entspricht etwa 2000 Windkraftanlagen oder vielleicht einer Million Solardächern. (Diese Vergleiche gehen davon aus, dass unsere Sonne und unser Wind die maximale Leistung erbringen.) Auch wenn Solarzellen saubere und effiziente Energiequellen sind,eine Sache, die sie im Moment nicht wirklich behaupten können, ist die effiziente Nutzung von Land. Selbst diese riesigen Solarparks, die jetzt überall entstehen, produzieren nur bescheidene Mengen an Strom (typischerweise etwa 20 Megawatt oder etwa 1 Prozent so viel wie ein großes 2-Gigawatt-Kohle- oder Kernkraftwerk). Die UK Renewablecompany Ecotricity hat geschätzt, dass es etwa 22.000 Platten auf einem 12 Hektar (30 Hektar) großen Gelände braucht, um 4,2 Megawatt Strom zu erzeugen, ungefähr so viel wie zwei große Windturbinen und genug, um 1.200 Haushalte mit Strom zu versorgen.

Macht für die Menschen

Foto: Eine Mikrowindturbine und ein Solarpanel arbeiten zusammen, um eine Batteriebank anzutreiben, die dieses Warnschild für den Autobahnbau Tag und Nacht beleuchtet. Das Solarpanel ist mit Blick zum Himmel auf dem flachen gelben „Deckel“ montiert, den Sie oben auf dem Display sehen können.

Einige Leute sind besorgt, dass Solarparks Land verschlingen werden, das für echte Landwirtschaft und Nahrungsmittelproduktion benötigt wird. Die Sorge um Land-Take verpasst einen entscheidenden Punkt, wenn es darum geht, Solarpanels auf Hausdächern zu platzieren. Umweltschützer würden argumentieren, dassDer eigentliche Sinn der Solarenergie nicht darin besteht, große, zentralisierte Solarkraftwerke zu schaffen (so können mächtige Versorgungsunternehmen Strom mit hohem Gewinn an machtlose Menschen verkaufen), sondern schmutzige, ineffiziente, zentralisierte Kraftwerke zu verdrängen, indem sie es den Menschen ermöglichtmachen Sie selbst Strom an dem Ort, an dem sie ihn nutzen. Das beseitigt die Ineffizienz der Stromerzeugung aus fossilen Brennstoffen, die Luftverschmutzung und die Kohlendioxidemissionen, die sie verursachen, und beseitigt auch die Ineffizienz der Übertragung von Energie vom Erzeugungsort zum Verwendungsort über ober- oder unterirdische Stromleitungen. Selbst wenn Sie Ihr gesamtes Dach mit Sonnenkollektoren abdecken müssen (oder Dünnschichtsolarzellen auf alle Ihre Fenster laminieren), wäre es egal, wenn Sie Ihren gesamten Strombedarf (oder sogar einen großen Teil davon) decken könnten: Ihr Dach ist sowieso nur Platzverschwendung.Laut einem Bericht der European Photovoltaic Industry Association und Greenpeace aus dem Jahr 2011 besteht keine wirkliche Notwendigkeit, wertvolles Ackerland mit Sonnenkollektoren abzudecken: Rund 40 Prozent aller Dächer und 15 Prozent der Gebäudefassaden in den EU-Ländern wären für PVpanels geeignet, was bis 2020 rund 40 Prozent des gesamten Strombedarfs ausmachen würde.

Es ist wichtig, nicht zu vergessen, dass die Solarenergie die Stromerzeugung auf den Punkt des Stromverbrauchs verlagert — und das hat große praktische Vorteile. Solarbetriebene Armbanduhren und Taschenrechner benötigen theoretisch keine Batterien (in der Praxis haben sie Batteriesicherungen) und viele von uns würden solarbetriebene Smartphones genießen, die niemals aufgeladen werden müssen. Straßen- und Eisenbahnschilder sind jetzt manchmal solarbetrieben;Blinkende Notfallwartungsschilder haben oft Sonnenkollektoren, so dass sie auch an den entlegensten Orten eingesetzt werden können. In Entwicklungsländern, reich an Sonnenlicht, aber arm an elektrischer Infrastruktur, versorgen Sonnenkollektoren Wasserpumpen, Telefonzellen und Kühlschränke in Krankenhäusern und Kliniken mit Strom.

Warum hat sich die Solarenergie noch nicht durchgesetzt?

Die Antwort darauf ist eine Mischung aus wirtschaftlichen, politischen und technologischen Faktoren. Aus wirtschaftlicher Sicht ist in den meisten Ländern Strom, der durch Sonnenkollektoren erzeugt wird, immer noch teurer als Strom, der durch Verbrennung schmutziger, umweltschädlicher fossiler Brennstoffe erzeugt wird. Die Welt hat enorme Investitionen in die Infrastruktur für fossile Brennstoffe getätigt, und obwohl mächtige Ölkonzerne sich mit Ablegern von Solarenergie beschäftigt haben, scheinen sie viel mehr daran interessiert zu sein, die Lebensdauer bestehender Öl- und Gasreserven mit Technologien wie Fracking (Hydraulic Fracturing) zu verlängern. Politisch sind Öl-, Gas- und Kohleunternehmen enorm mächtig und einflussreich und widersetzen sich der Art von Umweltvorschriften, die erneuerbare Technologien wie Solar- und Windkraft begünstigen. Technologisch, wie wir bereits gesehen haben, sind Solarzellen apermanent „work in progress“ und ein Großteil der weltweiten Solarinvestitionen basiert immer noch auf Technologie der ersten Generation. Wer weiß, vielleicht wird es noch einige Jahrzehnte dauern, bis die jüngsten wissenschaftlichen Fortschritte den Business Case für Solar wirklich überzeugend machen?Ein Problem mit Argumenten dieser Art ist, dass sie nur grundlegende wirtschaftliche und technologische Faktoren abwägen und die versteckten Umweltkosten von Dingen wie Ölverschmutzungen, Luftverschmutzung, Landzerstörung durch Kohlebergbau oder Klimawandel nicht berücksichtigen — und insbesondere die zukünftigen Kosten, die schwer oder unmöglich vorherzusagen sind. Es ist durchaus möglich, dass das wachsende Bewusstsein für diese Probleme die Abkehr von fossilen Brennstoffen beschleunigen wird, auch wenn es keine weiteren technologischen Fortschritte gibt; mit anderen Worten, die Zeit kann kommen, in der wir es uns nicht mehr leisten können, die allgemeine Einführung erneuerbarer Energien zu verschieben. Letztendlich sind all diese Faktorenverwandt. Mit einer überzeugenden politischen Führung könnte sich die Welt morgen zu einer solaren Revolution bekennen: Die Politik könnte technologische Verbesserungen erzwingen, die die Wirtschaftlichkeit der Solarenergie verändern.

Und Wirtschaft allein könnte ausreichen. Das Tempo der Technologie, Innovationen bei der Herstellung und Skaleneffekte senken weiterhin die Kosten für Solarzellen und -paneele. Allein zwischen 2008 und 2009 fielen die Preise laut dem BBC-Umweltanalysten Roger Harrabin um etwa 30 Prozent, und Chinas zunehmende Dominanz in der Solarproduktion hat sie seitdem weiter nach unten getrieben.Zwischen 2010 und 2016 sanken die Kosten für Photovoltaik in großem Maßstab um etwa 10-15 Prozent pro Jahr, so die US Energy Information Administration; Insgesamt ist der Preis für die Umstellung auf Solar in den letzten zehn Jahren um rund 90 Prozent gesunken, was Chinas Marktbeherrschung weiter festigt. Sechs der zehn weltweit führenden Solarhersteller sind jetzt Chinesen; im Jahr 2016 kamen rund zwei Drittel der neuen US-Solarkapazitäten aus China, Malaysia und Südkorea.

Foto: Solarzellen sind nicht die einzige Möglichkeit, aus Sonnenlicht Strom zu gewinnen — oder sogar unbedingt die beste. Wir können auch Solarthermie (absorbierende Wärme aus Sonnenlicht, um das Wasser in Ihrem Haus zu erwärmen), passive Solarenergie (Entwerfen eines Gebäudes, um Sonnenlicht zu absorbieren) und Sonnenkollektoren (hier gezeigt) verwenden. In dieser Version 16 Spiegelsammeln Sie Sonnenlicht und konzentrieren Sie es auf einen Stirlingmotor(das graue Kästchen rechts), der ein äußerst effizienter Stromerzeuger ist. Foto von Warren Gretz mit freundlicher Genehmigung von NREL (Bild-ID # 6323238).

Schnell aufholen?

Es wird erwartet, dass der Wendepunkt für Solarenergie erreicht wird, wenn er etwas erreichen kann, das als Netzparität bezeichnet wird, was bedeutet, dasssolar erzeugter Strom, den Sie selbst herstellen, wird so billig wiestrom, den Sie aus dem Netz kaufen. Viele europäische Länder erwarten, diesen Meilenstein bis 2020 zu erreichen. Solar hat sicherlich veryimpressive Wachstumsraten in den letzten Jahren geschrieben, aber es ist wichtig, daran zu erinnern, dass es immer noch nur einen Bruchteil der gesamten Weltenergie darstellt. In Großbritannien beispielsweise rühmte sich die Solarindustrie eines „Meilensteins“ im Jahr 2014, als sie die installierte Gesamtkapazität von Solarmodulen von rund 2,8 GW auf 5 GW fast verdoppelte. Aber das entspricht immer noch nur ein paar großen Kraftwerken und bei maximaler Leistung nur 8 Prozent des gesamten britischen Strombedarfs von rund 60 GW (wenn man Dinge wie die Bewölkung berücksichtigt, würde dies auf einen Bruchteil von 8 Prozent sinken).

Nach Angaben der US Energy Information Administration macht Solar in den USA, wo die Photovoltaik-Technologie erfunden wurde, ab 2018 nur noch 1,6 Prozent der gesamten Stromerzeugung des Landes aus.Das sind etwa 23 Prozent mehr als 2017 (als Solar 1,3 Prozent betrug), 80 Prozent mehr als 2016 (als die Zahl 0,9 Prozent betrug) und etwa viermal so viel wie 2014 (als Solar nur 0,4 Prozent betrug).Trotzdem ist es immer noch etwa 20 mal weniger als Kohle und 40 mal weniger als alle fossilen Brennstoffe. Mit anderen Worten, selbst eine 10-fache Steigerung der US-Solarenergie würde dazu führen, dass sie nicht viel mehr als halb so viel Strom produziert wie Kohle heute (10 × 1,6 = 16 Prozent, verglichen mit 27,4 Prozent für Kohle im Jahr 2018). Es ist bemerkenswert, dass zwei der wichtigsten jährlichen Energieberichte der Welt, die BP Statistical Review of World Energy und die Key World Energy Statistics der Internationalen Energieagentur, Solarenergie kaum erwähnen, außer als Fußnote.

Diagramm: Solarenergie macht jedes Jahr mehr aus unserem Strom, aber immer noch nicht annähernd so viel wie Kohle. Diese Grafik vergleicht den Prozentsatz des Stroms, der in den Vereinigten Staaten von Solarenergie (grüne Linie) und Kohle (rote Linie) erzeugt wird. In einigen Ländern ist die Lage besser, in anderen schlechter.Gezeichnet von explainthatstuff.com verwendung historischer und aktueller Daten der US Energy Information Administration.

Wird sich das bald ändern? Vielleicht. Laut einer Studie von Forschern der Universität Oxford aus dem Jahr 2016 sinken die Kosten für Solarenergie jetzt so schnell, dass sie auf dem Weg sind, bis 2027 20 Prozent des weltweiten Energiebedarfs zu decken. Kann sich dieses Wachstumstempo möglicherweise fortsetzen? Könnte Solar wirklich einen Unterschied zum Klimawandel machen, bevor es zu spät ist? Beobachten Sie diesen Raum!

Eine kurze Geschichte der Solarzellen

• 1839: Der französische Physiker Alexandre-Edmond Becquerel (Vater des Radioaktivitätspioniers Henri Becquerel) entdeckt, dass einige Metalle photoelektrisch sind: Sie produzieren Elektrizität, wenn sie Licht ausgesetzt werden.
• 1873: Der englische Ingenieur Willoughby Smith entdeckt, dass Selen ein besonders effektiver Fotoleiter ist (es wird später von Chester Carlson in seiner Erfindung des Fotokopierers verwendet).1905: Der in Deutschland geborene Physiker Albert Einstein findet die Physik des photoelektrischen Effekts heraus, eine Entdeckung, die ihm schließlich den Nobelpreis einbrachte.
• 1916: Der amerikanische Physiker Robert Millikan beweist Einsteins Theorie experimentell.
• 1940: Russell Ohl von den Bell Labs entdeckt zufällig, dass ein dotierter Übergangshalbleiter einen elektrischen Strom erzeugt, wenn er Licht ausgesetzt wird.1954: Die Bell Labs-Forscher Daryl Chapin, Calvin Fuller und Gerald Pearson stellen die erste praktische Photovoltaik-Silizium-Solarzelle her, die etwa 6 Prozent effizient ist (eine spätere Version schafft 11 Prozent). Sie verkünden ihre Erfindung – ursprünglich „Solarbatterie“ genannt — am 25.
• 1958: Vanguard, Explorer und Sputnik Weltraumsatelliten beginnen mit Solarzellen.
• 1962: 3600 der Bell-Solarbatterien werden für die Stromversorgung des wegweisenden Telekommunikationssatelliten Telstar verwendet.
• 1997: Die US-Bundesregierung kündigt ihre Initiative für Millionen Solardächer an – bis 2010 sollen eine Million solarbetriebene Dächer gebaut werden.
• 2002: Die NASA startet ihr Solarflugzeug Pathfinder Plus.
• 2009: Wissenschaftler entdecken, dass Perowskitkristalle ein großes Potenzial als photovoltaisches Material der dritten Generation haben.
• 2014: Eine Zusammenarbeit zwischen deutschen und französischen Wissenschaftlern liefert einen neuen Rekord von 46 Prozent Wirkungsgrad für eine Vier-Junction-Solarzelle.
• 2020: Es wird prognostiziert, dass Solarzellen eine Netzparität erreichen (solar erzeugter Strom, den Sie selbst herstellen, ist so billig wie Strom, den Sie aus dem Netz kaufen).
• 2020: Perowskit-Silizium-Zellen versprechen eine große Steigerung der Solareffizienz.