Odkrycia naukowe i patenty, które wpłynęły na rozwój technologii fotowoltaicznej
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