Bell Labs maakt een zonnecel van silicium die bijna 6 procent van het licht omzet

MURRAY HILL (NEW JERSEY), APRIL 1954 - Bell Labs heeft op 25 april een zonnecel van silicium laten zien die ongeveer 6 procent van het licht dat erop valt in elektrische stroom omzet. Dat klinkt weinig, maar eerdere zonnecellen kwamen niet verder dan ongeveer 1 procent. Voor de demonstratie dreef de cel een klein radiozendertje en een speelgoedreuzenrad aan.

Licht dat stroom wordt

Dat licht stroom kan opwekken, is al lang bekend: in 1839 bouwde Edmond Becquerel de eerste cel die dat deed. Het probleem was altijd de hoeveelheid. In 1883 maakte Charles Fritts een cel van seleen met een laagje goud, die ongeveer 1 procent haalde. In 1940 lukte het met silicium ook niet beter dan zo'n 1 procent. Een zonnecel die weinig stroom levert, is een laboratoriumcuriositeit en geen energiebron.

Hoe de nieuwe cel werkt

Het materiaal is silicium, de stof waar zand en kwarts grotendeels uit bestaan. Het is een halfgeleider: het geleidt stroom niet zo goed als metaal en niet zo slecht als glas. Silicium wordt interessant als je het met kleine hoeveelheden andere stoffen vermengt.

Het team maakt een cel uit twee lagen silicium. In de ene laag is een beetje van een andere stof ingebracht waardoor er losse elektronen zijn. In de andere laag is er juist een tekort aan elektronen. Waar de twee lagen elkaar raken, ontstaat een elektrisch veld: een duw in één richting.

Dan valt er licht op. Lichtdeeltjes, fotonen, geven hun energie aan elektronen en slaan ze los uit hun plek. Het elektrisch veld in de cel duwt die losgeslagen elektronen naar één kant. Verbind je de twee kanten met een draad, dan loopt er stroom door de draad, en die kun je gebruiken. Zo werkt het ook bij het zendertje: de zon levert de energie, de cel zet die om in elektriciteit.

Drie onderzoekers

De vondst komt van drie mensen met verschillende vakken. Daryl Chapin is ingenieur, Calvin Fuller scheikundige en Gerald Pearson natuurkundige. Pearson merkte bij een proef met een stukje silicium, waaraan hij gallium had toegevoegd en dat hij in lithium doopte, voor het eerst een sterke reactie op licht.

De cel is nog duur om te maken. Veel mensen verwachten daarom niet dat hij snel op daken komt. Satellieten kunnen er wel iets mee: er is behoefte aan een stroombron die niet opraakt.

Teruggeblikt vanuit 2026

Dat laatste klopte. In 1958 was Vanguard 1 de eerste satelliet met zonnecellen, naast zijn batterij. Daarna werden de cellen langzaam beter en goedkoper, tot er panelen op huizen en in weilanden kwamen.

In het laboratorium haalt een nieuwe dubbele cel van perovskiet op silicium nu 35,1 procent, zo meldden Chinese onderzoekers in Nature. Dat is ruim vijf keer zoveel als de cel uit 1954. AI-datacenters vragen veel stroom, en zonne-energie is een van de bronnen die snel kan groeien.