Rendite aus der Sonne
Die Geschichte der Photovoltaik
Die Photovoltaik – eine zukunftsweisende Technologie mit weitreichender Geschichte. In einer Zeit des gestärkten Umweltbewusstseins und des Klimaschutzes spielen regenerative Energien heute eine bedeutende Rolle. In den vergangenen Jahren wurden zahlreiche kleine und große Photovoltaikanlagen gebaut und auch auf den Dächern privater Wohnhäuser findet man immer öfter blau schimmernde Solarplatten. Denn eines steht inzwischen fest: Die Stromgewinnung aus Sonnenlicht schont nicht nur unsere Umwelt, sie lohnt sich auch. Doch bis zu den nun gängigen modernen Solaranlagen war es ein weiter Weg, der bereits Mitte des 19. Jahrhunderts beginnt.
Eine großartige Entdeckung
Im Jahr 1839 experimentiert der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel mit Platin-Anoden und –Kathoden. Er taucht die Elektroden in ein Säurebad mit einem belichteten und einem unbelichteten Teil. Dabei stellt er fest, dass der zwischen den Elektroden fließende Strom bei Licht stärker wird als bei Dunkelheit. Ein sensationelles Phänomen: Aus Licht entsteht Spannung. Becquerel, dessen Sohn Henri später die Radioaktivität entdeckte, beobachtet damit im Alter von nur neunzehn Jahren als Erster den photoelektrischen Effekt. Die Erkenntnis: In bestimmten Atomen kann die Position der Elektronen durch Licht verändert werden. Bei der Begründung dieser Annahme tappte der Physiker damals jedoch noch völlig im Dunkeln.
Einstein bringt Licht ins Dunkel
Mit Becquerels Entdeckung ist der Grundstein für ein neues Forschungskapitel gelegt. Der britische Ingenieur Willoughby Smith erklärt 1873 öffentlich, dass sich die Leitfähigkeit des Halbleitermaterials Selen stark erhöhe, wenn es Licht ausgesetzt werde. Viele Wissenschaftler experimentieren fortan mit Selen, um den Durchbruch zu schaffen. Und tatsächlich präsentiert der New Yorker Charles Fritts zehn Jahre später eine aufwendig gebaute Solarzelle aus Selen. Sie wandelt jedoch nur weniger als zwei Prozent des Sonnenlichts in Strom um. Der große Erfolg bleibt somit aus, aber das Interesse der Wissenschaftler ist nun geweckt. Sie testen allerlei Materialien, um Sonnenlicht effizient in elektrische Energie umzusetzen – vergeblich.
Albert Einstein ist es schließlich, der Anfang des 20. Jahrhunderts den photoelektrischen Effekt theoretisch erklärt: Licht sei nicht nur wellenförmige Strahlung, sondern ein Fluss winziger Energiepakete, die ähnliche Eigenschaften aufwiesen wie Materie. Licht könne demnach nicht beliebige Energieinhalte annehmen, sondern sei gequantelt. Für seine Lichtquantenhypothese erhält Einstein 1921 den Nobelpreis für Physik. Zwei Jahre später geht dieselbe Auszeichnung an den Amerikaner Robert Andrews Millikan, der es schaffte, die Überlegungen Einsteins praktisch zu belegen.
