Die Geschichte der Photovoltaik

aus dem Solarmuseum von Sonneonline

Die Photovoltaik ist die jüngste Solartechnik, aber der photovoltaische Effekt ist im Prinzip auch schon seit fast 160 Jahren bekannt. 1839 beobachtete der französische Physiker Alex-andre Edmond Becquerel, dass zwischen zwei Platinelektroden, die in ein Säurebad getaucht waren, ein Strom floss, wenn er eine von beiden beleuchtete. Die heutigen Solarzellen be-nutzen zwar nicht die Einwirkung des Lichts auf Elektroden in einer chemischen Lösung, son-dern den Potentialunterschied beim Auftreffen von Licht auf die unterschiedlich dotierten Schichten eines Halbleiters, aber da sie ansonsten genauso auf dem photoelektrischen Effekt beruhen, ist es gerechtfertigt, die Geschichte der Photovoltaik mit Becquerel beginnen zu lassen. A. E. Becquerel sollte übrigens nicht mit seinem Sohn Henri verwechselt werden, der 1896 die radioaktive Strahlung des Urans nachwies, wofür er zusammen mit dem Ehepaar Curie den Nobelpreis erhielt.

1873 entdeckte der britische Ingenieur Willoughby Smith, dass Selen bei Belichtung seinen elektrischen Widerstand veränderte. Das war die Geburtsstunde der eigentlichen Fotozelle. Selenzellen erreichten zwar nur Wirkungsgrade von weniger als 1%, aber sie fanden nützli-che Verwendung als Belichtungsmesser in Photoapparaten.

1954 machten Wissenschaftler in den Laboratorien der Bell Telephone Company, die an der Verbesserung von Selenzellen arbeiteten, durch Zufall die Entdeckung, dass ein Silizium-Gleichrichter bei Belichtung Strom erzeugte. Die von Pearson, Chapin und Fuller hergestellte Siliziumzelle brachte auf Anhieb 4% Wirkungsgrad, das fünffache der besten Selenzelle. Nach einigen Monaten hatten sie den Wirkungsgrad auf 6% angehoben.

Die ersten Zellen wurden für die Relaisstation einer Telefonleitung in einer ländlichen Ge-gend in Georgia eingesetzt. Das System arbeitete zufriedenstellend, aber die hohen Kosten verhinderten eine weitere Verbreitung.

Es war das beginnende Raumfahrtzeitalter, das die Photovoltaik davor bewahrte, als Kuriosi-tät wieder in der Versenkung zu verschwinden. Solarzellen hatten gegenüber anderen Ener-giequellen einen entscheidenden Vorteil, sie hatten das geringste Gewicht. Und im Weltraum scheint immer die Sonne.

Ab dem Start von VANGUARD I im Jahre 1958 wurden fast alle Satelliten mit Solarzellen bestückt. Jährlich wurden etwa 100 kW installiert. In dieser Phase stieg auch die deutsche Firma AEG Telefunken in die Herstellung von Solarzellen ein. Die Ölkrise bescherte der Pho-tovoltaik wie allen anderen Solartechniken erhöhte Aufmerksamkeit und 1975 wurden erst-mals mehr Solarzellen für den Einsatz auf der Erdoberfläche als in der Raumfahrt verkauft. Damit begann sich die Photovoltaik zu einem nennenswerten Industriezweig zu entwickeln.

Nach der Ölkrise wurde die Photovoltaik mit wechselnder Intensität vor allem in den USA, Japan und Deutschland vorangetrieben. Weltmarktführer ist die Siemens Solar GmbH, die aus ihren Produktionsstätten in Camarillo, Kalifornien, fast ein Fünftel des Weltmarktes be-dient. Die stärksten Konkurrenten sind Solarex (USA), Kyocera und Sharp (Japan) sowie BP Solar International (Europa). Zusammen decken die großen Fünf 60% des Weltmarktes ab.

In Deutschland sind bisher mehrere Versuche zur großindustriellen Fertigung fehlgeschlagen. Doch 1997 wagte man einen neuen Start. Die Bayer Solar GmbH nahm in Freiberg (Erzgebirge) Europas größte Anlage zur Fertigung von Siliziumscheiben (Wafer) in Betrieb. Die Kapazität liegt gegenwärtig bei 6 Mio. Scheiben pro Jahr und soll innerhalb der nächsten zwei bis drei Jahre auf 16 Mio. Stück hochgefahren werden, das entspräche 16 MW in fertigen Solarzellen.