本文发表于《大众科学》的前博客网络，反映了作者的观点，不一定反映《大众科学》的观点
编者注：《大众科学》的乔治·穆瑟尔将记录他安装太阳能电池板和采取其他节能措施的经历，并在《60秒太阳能》中进行报道。阅读他的介绍此处，查看所有帖子此处。
我偶然发现了我们1954年6月刊的以下这篇未署名的新闻报道，我认为太阳能爱好者会喜欢它。它不仅讲述了贝尔实验室光伏电池的发明，还提供了我见过的关于该设备工作原理的最简洁明了的解释之一，尽管其中对其有限用途的预测现在看来已经过时且颇具趣味。这篇报道的简短节选也曾刊登在我们2004年6月刊的“50、100和150年前”专栏中。
来自太阳的能量
贝尔电话实验室上个月公布了一种掺杂硅的小晶片，它可以将阳光直接转化为电能。这种太阳能电池是晶体管研究的成果。它的工作效率为 6%，与普通汽油发动机的性能相当。贝尔的科学家们认为，通过简单的工程改进，这个数字可以提高到 10%。覆盖一平方码的晶片组件可以产生 50 瓦的电力。这种设备不太可能取代大型发电厂——一个 30,000 千瓦的电池组将需要覆盖大约 100 英亩的土地——但该公司预计它将可用作农村电话系统等小型电源。
该电池的工作原理与摩根·斯帕克斯在 1952 年 7 月的《大众科学》杂志中描述的结型晶体管的原理相同。硅晶体中建立了一个“p-n 结”。这意味着晶体被分为两个区域，一个区域包含一种产生过量可移动电子的杂质，另一个区域包含一种捕获电子并产生可移动“空穴”（电子应在的位置）的杂质。在两个这样的区域之间的结上，总是存在一个小的电压。落在结上的一个光量子可能会从晶体原子中击出一个电子，从而产生一个电子-空穴对。由于存在电压差，电子被推向一个方向，空穴被推向另一个方向。如果这些区域通过外部电路连接，就会产生电流。
能够从这种装置中提取可用电量的关键在于发现了一种制造大面积结的方法。在太阳能电池中，一条剃须刀片大小的 n 型硅（含砷）条带用含有 p 型杂质（硼）的气体处理。贝尔工程师们找到了一种精确控制硼的吸收量及其渗透深度的方法。他们生产了一个厚度小于万分之一英寸的 p 型层，边界清晰，覆盖整个条带。因此，当阳光照射到整个表面时，整个表面都成为电流源。
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这让我想起了贝尔实验室的辉煌岁月。
1954 年的太阳能电池发明者杰拉尔德·L·皮尔逊、达里尔·M·查平 和 卡尔文·S·富勒。图片由阿尔卡特-朗讯贝尔实验室提供。