Die Solarthermie kam also vor der Stromerzeugung mit Sonnenenergie. Erst im 19. Jahrhundert beschäftigten sich Forschende und Physiker:innen explizit mit Photovoltaik. Der französische Physiker Alexandre Edmond Becquerel experimentierte mit elektrolytischen Zellen und entdeckte dabei zufällig den photoelektrischen Effekt. Das bedeutet, ihm fiel auf, dass der Stromanteil bei einer belichteten Zelle höher ist als bei jener, die im Schatten liegt. Allerdings hatte er keine Erklärung dafür. Diesen photoelektrischen Effekt stellten verschiedene Forschende dann auf diversen Materialien fest. Die erste Solarzelle die wirklich funktionierte, stammte 1883 vom Amerikaner Charles Fritts. Er orientierte sich dabei an den Erkenntnissen von Becquerel. Die Solarzelle bestand aus dem Halbleiter Selen, war aber mit einem Wirkungsgrad von ein bis zwei Prozent nicht besonders effektiv. Immerhin liegt der Weltrekord heute bei 47 Prozent. Die leistungsstärksten Solarmodule schaffen heute etwas mehr als 30 Prozent.
Obwohl Fritts einen Meilenstein schaffte, konnte er sich den Effekt noch immer nicht genau erklären. Erst Albert Einstein verstand im Zuge seiner Arbeit mit dem Titel: „Über einen die Erzeugung und Verwandlung des Lichtes betreffenden heuristischen Gesichtspunkt“ 1905, dass Licht Energie besitzt. Diese Energie sorgt dafür, dass sich bei bestimmten Materialien unter Sonneneinstrahlung Elektronen lösen und damit ein Elektronenfluss stattfindet.
Mehrere Forschende der ehemaligen Forschungsabteilung der Telefongesellschaft AT&T – den sogenannten Bell Laboratories – widmeten sich fortan diesem Effekt. Dabei experimentierten die Menschen auch mit Silizium und fanden heraus, wie genau der Stromfluss mit dem Licht zusammenhängt.
Und das passierte so: In einer der Proben entstand ein Riss. Sobald Licht darauf fiel, floss der Strom. Man entdeckte also, dass dieser Riss ein sogenannter PN-Übergang war. An den beiden Enden des Risses entstand elektrische Spannung mit einem positiven und negativen Ende. Basierend auf dieser Erkenntnis werden bis heute Solarzellen gebaut.
In erster Linie profitierte die Raumfahrt von diesem Ereignis. Denn die Forschenden entwickelten daraufhin eine Silizium-Solarzelle mit einem maximalen Wirkungsgrad von sechs Prozent. Damit konnte man Satelliten auch im All mit Strom versorgen. Der erste mit Solar betriebene Satellit stieg 1958 ins All. Dort funktionierte er über sechs Jahre.