本文發表於《大眾科學》的前部落格網路，反映了作者的觀點，不一定反映《大眾科學》的觀點
編者注：《大眾科學》的喬治·穆瑟爾將記錄他安裝太陽能電池板和採取其他節能措施的經歷，並在《60秒太陽能》中進行報道。閱讀他的介紹此處，檢視所有帖子此處。
我偶然發現了我們1954年6月刊的以下這篇未署名的新聞報道，我認為太陽能愛好者會喜歡它。它不僅講述了貝爾實驗室光伏電池的發明，還提供了我見過的關於該裝置工作原理的最簡潔明瞭的解釋之一，儘管其中對其有限用途的預測現在看來已經過時且頗具趣味。這篇報道的簡短節選也曾刊登在我們2004年6月刊的“50、100和150年前”專欄中。
來自太陽的能量
貝爾電話實驗室上個月公佈了一種摻雜矽的小晶片，它可以將陽光直接轉化為電能。這種太陽能電池是電晶體研究的成果。它的工作效率為 6%，與普通汽油發動機的效能相當。貝爾的科學家們認為，透過簡單的工程改進，這個數字可以提高到 10%。覆蓋一平方碼的晶片元件可以產生 50 瓦的電力。這種裝置不太可能取代大型發電廠——一個 30,000 千瓦的電池組將需要覆蓋大約 100 英畝的土地——但該公司預計它將可用作農村電話系統等小型電源。
該電池的工作原理與摩根·斯帕克斯在 1952 年 7 月的《大眾科學》雜誌中描述的結型電晶體的原理相同。矽晶體中建立了一個“p-n 結”。這意味著晶體被分為兩個區域，一個區域包含一種產生過量可移動電子的雜質，另一個區域包含一種捕獲電子併產生可移動“空穴”（電子應在的位置）的雜質。在兩個這樣的區域之間的結上，總是存在一個小的電壓。落在結上的一個光量子可能會從晶體原子中擊出一個電子，從而產生一個電子-空穴對。由於存在電壓差，電子被推向一個方向，空穴被推向另一個方向。如果這些區域透過外部電路連線，就會產生電流。
能夠從這種裝置中提取可用電量的關鍵在於發現了一種製造大面積結的方法。在太陽能電池中，一條剃鬚刀片大小的 n 型矽（含砷）條帶用含有 p 型雜質（硼）的氣體處理。貝爾工程師們找到了一種精確控制硼的吸收量及其滲透深度的方法。他們生產了一個厚度小於萬分之一英寸的 p 型層，邊界清晰，覆蓋整個條帶。因此，當陽光照射到整個表面時，整個表面都成為電流源。
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這讓我想起了貝爾實驗室的輝煌歲月。
1954 年的太陽能電池發明者傑拉爾德·L·皮爾遜、達里爾·M·查平 和 卡爾文·S·富勒。圖片由阿爾卡特-朗訊貝爾實驗室提供。