Anhalt-Bitterfeld: Anhalt-Bitterfeld: Ein Zufall und viel Arbeit

WOLFEN/MZ. - Eine zufällige Beobachtung führte auf den Weg zur ersten Sonnenbatterie. Am 29. Juli 1839 hatte Alexandre E. Becquerel über Versuche berichtet, die er mit Platin- oder Goldblättchen gemacht hat. Die Plättchen hatte er in saure, neutrale oder alkalische Flüssigkeiten eingetaucht und dann bemerkt, dass bei Einwirkung von Licht unterschiedlicher Stärke ein Stromfluss ausgelöst wird. Damit wies er erstmals nach, dass man Lichtenergie in elektrische Energie umwandeln kann.

So wurde der Physiker Becquerel zum Entdecker eines Phänomens, das als "Photoelektrischer Effekt" bezeichnet wird. Und der stellt letztlich die Grundlage der Photovoltaiktechnologie dar. Doch seine Versuche, ein elektrometrisches Fotometer zu bauen waren nicht von Erfolg gekrönt. Es entstand kein einsatzfähiges Gerät. So blieb die praktischen Anwendung zunächst noch ein Wunschtraum der Wissenschaft.

Über 30 Jahre später machte W. Smith eine weitere wichtige Entdeckung. Als erster Wissenschaftler beschrieb er die Lichtempfindlichkeit von Selen. Er hatte festgestellt, dass es im kristallinen Zustand den Strom besser leitet, wenn es dem Licht ausgesetzt ist. Dieses Phänomen wird als "Innerer Photoelektrischer Effekt" bezeichnet. W. Smith hatte damit den ersten Halbleiter entdeckt. Auf diese Erkenntnis baute Werner von Siemens auf. Er baute 1876 die erste Selenwiderstandszelle. Im selben Jahr wiesen W. G. Adams und R. E. Day den "Photoelektrischen Effekt" an einem Selenkristall nach und bestätigen so die Beobachtungen von Becquerel. Einen weiteren Fortschritt auf dem Weg zur ersten Sonnenbatterie erreichte C. E. Fritts, als er bei einer mit Blattgold bedeckten Selenfläche einen Stromfluss messen konnte, wenn dieser Körper dem Licht ausgesetzt war.

Die erste Solarzelle hatte einen Wirkungsgrad von gerade mal einem Prozent. Jahrzehnte später fand sie in den Belichtungsmessern Anwendung.

Wilhelm L. F. Hallwachs untersuchte nach weiteren Vorarbeiten seines Lehrers Heinrich Hertz den "Photoelektrischen Effekt" ausführlicher und machte weitergehende Experimente. Er fand 1888 heraus, dass sich eine negativ aufgeladene Zinkplatte entlädt, wenn sie mit ultraviolettem Licht bestrahlt wird. Bei einer entsprechenden Versuchsanordnung konnte ein Stromfluss gemessen werden. Diese Weiterentwicklung des von Becquerel entdeckten "Photoelektrischen Effektes" ging als "Hallwachs-Effekt" in die Geschichte ein. Die Forschungsarbeiten von Hallwachs und seinen Vorgängern führten 1892 zur ersten Anwendung des "Photoelektrischen Effektes", zur Entwicklung der Photozelle durch Elster und Geitel. Mit der Untersuchung des Photoeffekts legte er den Grundstein zur Entwicklung der Photozelle, der Photoelektrizität. Und wer weiß, ob ohne seine Vorarbeit Albert Einstein jemals seine Lichtquantenhypothese hätte aufstellen können.

Die Photozelle wurde nun in der Mess- und in der Kinotechnik angewendet - so zur Aufnahme und Wiedergabe des Tones nach dem Lichttonverfahren. Für das "Tri-Ergon-Verfahren" - eine deutsche Erfindung - entwickelte die Agfa-Filmfabrik Wolfen erstmals einen speziellen Film. Das neue Verfahren, durch das Schall in analoge Lichtschwankungen umgewandelt wird, die mittels Bromsilber auf Film fixiert werden, ermöglichte zum ersten Mal die akustische Aufzeichnung.

1907 erklärte Albert Einstein das Phänomen der Erzeugung von elektrischem Strom durch die Einwirkung von Licht mit seiner 1905 entwickelten Quantentheorie. Aufbauend auf den Erkenntnissen über die Wirkung des Lichtes auf spezielle Festkörper, die als "Photoeffekt" bezeichnet werden , entwickelten B. Lange und W. Schottky 1930 ein Photoelement. Das fand zwei Jahre später erstmals in einem serienmäßig hergestellten Belichtungsmesser auf fotoelektrischer Basis der Firma Weston (USA) und in dem von Paul Gossen aus Erlangen im gleichen Jahr vorgestellten Photolux Anwendung. Die Geräte, die mit Selen arbeiteten, wurden zur Messung von Beleuchtungsstärken vor allem in der Fotografie eingesetzt.

An eine Nutzung dieser Zellen zur Stromerzeugung war längst nicht zu denken. Mit einem Prozent war die Ausbeute viel zu gering. 1954 kam den Amerikanern Fuller und Pearson von der Bell-Telephone Laboratories (USA) wieder der Zufall zu Hilfe. Bei Forschungsarbeiten zu Halbleiter-Gleichrichtern entdeckten sie, dass verunreinigtes Silizium nicht nur verbesserte Gleichrichtereigenschaften hat. Zufällig hielten die Forscher einen solchen Gleichrichter ins Licht und stellten fest, dass ein elektrischer Gleichstrom fließt. Schon die ersten Versuche zeigten, dass die Ausbeute deutlich günstiger war als bei den Selenzellen. Konkrete Messungen ergaben einen Wirkungsgrad von vier Prozent - knapp ein Viertel dessen, was heute die Siliziumzelle hergibt.

Die Ergebnisse leiteten die Entwicklung der Silizium-Sonnenbatterien ein. Einige Monate später kam es zur ersten Nutzung des Sonnenstromes, wenn auch vorerst nur im Laboratorium.