太陽電池を研究する前は、磁性材料の研究をしていた。熱帯地方など湿度の高い地域で、乾電池では信頼性の低い遠隔電話システムの電源を研究する中で、熱電発電や小型蒸気機関などの代替案を検討した後、エネルギー源として太陽光発電を研究することにした。当初はセレンを研究していたが、光電変換効率が低すぎて1平方メートルあたり4.9ワット程度だった[3][4][5]。
同じ頃、ピアソンとフラーは、不純物を導入して半導体の性質を変える研究を行っていた。彼らは、ガリウムを添加したシリコンを約500℃のリチウムに浸してp-n接合を作り、太陽光に当てるとp-nのそれぞれに接続した両極間に電流が発生することを発見した。ピアソンはこの発見をチャピンに伝え、材料を変更するよう促し、1年後の1954年4月25日に機能的な太陽電池が実証された[3][6]。この太陽電池は1平方メートルあたり約60ワット、効率6％の電力を供給し、「太陽エネルギー変換装置」として特許を取得した[7]。
ニューヨーク・タイムズ紙は、この発見を「新時代の幕開けであり、人類の最も大切な夢の1つである、ほぼ無限の太陽のエネルギーを文明のために利用することの実現につながるかもしれない」と1面で報道し、大きな注目を集めた。当初は、トランジスタラジオのような小型の電子機器に使われる程度で、まだコストが高いため、大きな商品化には至らなかった。しかし、米国国防総省はこの技術を人工衛星に利用することを見出し、1958年に初の太陽発電衛星であるバンガード1号を打ち上げた[8]。
この発見により、チャピンは1956年に母校のウィラメット大学から名誉博士号を、フィラデルフィア市からジョン・スコット・メダルを授与された。1959年には、太陽電池の実験を簡略化し、全米の高校生が行うまでになった。コストを下げるため、多結晶シリコンで実験したが、単結晶の効率を再現することはできなかった[9]。1995年1月19日、フロリダ州ネープルズの自宅で88歳で死去。死後、2008年に2人の同僚とともに全米発明家殿堂入りを果たした[10][11]。
アメリカ合衆国