Odkrycia naukowe i patenty, które wpłynęły na rozwój technologii fotowoltaicznej
Szybki wzrost udziału energii słonecznej w Polsce i na rynku światowym wynika z ponad 180 lat ciągłych innowacji technologicznych w tej dziedzinie. Dzięki ochronie patentowej odkrycia te stale poprawiają wydajność konwersji energii słonecznej i obniżają koszty produkcji. Prezentowana historia obejmuje nazwiska jednych z najwybitniejszych naukowców i inżynierów w historii ludzkości.
Historia ogniw słonecznych sięga 1839 roku, kiedy francuski naukowiec Edmond Becquerel odkrył, że światło niebieskie lub promieniowanie ultrafioletowe padające na elektrodę platynową pokrytą halogenkiem srebra wytwarza prąd elektryczny. Zjawisko to, znane dziś jako efekt fotowoltaiczny, zostało odkryte w 1873 roku przez brytyjskiego inżyniera elektryka Willoughby Smitha, który zaobserwował fotowoltaiczne właściwości selenu.
Z początkiem XX wieku naukowcy położyli teoretyczne i praktyczne podwaliny pod rozwój półprzewodnikowych ogniw słonecznych: w 1887 roku niemiecki fizyk Hertz odkrył efekt fotoelektryczny, a w 1905 roku Albert Einstein wyjaśnił kwantowe podstawy tego efektu, za co w 1921 roku otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.
W 1958 roku armia USA postanowiła wykorzystać panele słoneczne do zasilenia ściśle tajnego projektu – orbitującego satelity Ziemi. Marynarka wojenna, której zadaniem było wystrzelenie satelity, uznała panele słoneczne za niesprawdzoną technologię i zdecydowano się na wykorzystanie baterii chemicznych. Teorię tę zakwestionował Hans Ziegler, twierdząc, że konwencjonalne baterie zużyją się w ciągu kilku dni, podczas gdy panele słoneczne mogą zasilać satelitę przez lata. W efekcie satelita Vanguard I zaopatrzony został w podwójny system energetyczny, złożony z baterii chemicznych i krzemowych ogniw słonecznych. Jak przewidział Ziegler, ogniwa chemiczne osłabły po około tygodniu, podczas gdy ogniwa słoneczne utrzymały swoją wydajność przez lata.
W 2019 roku Urząd Patentowy RP udzielił patentu na wynalazek o nazwie „Fotoniczna szyba zespolona” (PL233428B1). Chronione rozwiązanie składa się z trzech warstw oddzielonych izolacją, a przezroczystość szkła może być regulowana poprzez połączenie warstwy fotonicznej z odpowiednio dobranymi diodami LED. Część wewnętrzna obejmuje zintegrowaną warstwę grzewczą, a zewnętrzna ogniwa PV, dzięki czemu może generować energię elektryczną.
Zachęcamy do zapoznania się z całością artykułu, który ukazała się w numerze jesień/zima 2022 magazynu OZEON.
Autor: Patryk Niedbała
