В 1893 году два немецких ученых заменили в опытах Герца и Столетова по фотоэффекту цинковую пластину на цинковый шар. С помощью этого шара Эльстер и Гейтель изучали ультрафиолетовые лучи. Например, они освещали шар вольтовой дугой и определяли сколько секунд требуется для его разрядки. Потом между шаром и дугой ставили оконные стёкла, при этом время разрядки увеличивалось в разы. Оконные стёкла не пропускают ультрафиолет, в отличии от кварцевых.
Фотоэлемент в виде цинкового шара не очень нравился учёным. Он был неудобен и малочувствителен. Продолжая свои опыты Эльстер и Гейтель в 1910 году усовершенствовали конструкцию фотоэлемента. Они взяли грушевидный стеклянный сосуд, в котором светочувствительный слой металла тонкой пленкой наносился на часть внутренней поверхности стекла. В центр сосуда помещалось металлическое кольцо на металлической подставке. Воздух был удален, от электродов выведены наружные клеммы.
Под действием света из металлической пленки вырываются электроны и если пленку и кольцо соединить проводником, то выбрасывание электронов из пленки может продолжаться достаточно долго. В дальнейшем, пленку из калия стали присоединять к минусу аккумуляторной батареи (катод), а кольцо к плюсу (анод). Это позволило увеличить силу тока в цепи. В темноте по такой цепи ток не идет, но при малейшем освещении сразу возникает ток.
Применение в баллоне фотоэлемента инертных газов повысило чувствительность и позволило получить ток в сотни раз более сильный, чем ранее. В 1921 году немецкий астроном Х. Розенберг присоединил к фотоэлементу катодную лампу и это усилило слабые токи в сотни тысяч раз. И фотоэлемент с таким мощным подкреплением уже выходит на просторы фабрик, заводов и городов. Заводское производство фотоэлементов началось в Советском Союзе в 1932 году.