Fotowoltaika: Jak to się zaczęło?
Wstęp:
Fotowoltaika, innowacyjna technologia konwersji energii słonecznej na energię elektryczną, rewolucjonizuje nasz sposób pozyskiwania i wykorzystywania energii. Jednak mało osób zdaje sobie sprawę z fascynującej historii tego wynalazku oraz wkładu naukowców, takich jak Becquerel i Czochralski, w rozwój tej technologii. W tym artykule przyjrzymy się genezie fotowoltaiki oraz istotnym wydarzeniom i odkryciom, które legły u podstaw jej rozwoju.
Odkrycie efektu fotowoltaicznego:
Augustin-Jean Fresnel: Francuski fizyk Augustin-Jean Fresnel w 1819 roku jako pierwszy zaobserwował, że światło słoneczne generuje napięcie elektryczne w niektórych substancjach, takich jak selen. Choć jego badania nie przyniosły znaczących praktycznych zastosowań, stanowiły początek eksploracji tego zjawiska.
Efekt fotoelektryczny i prace Becquerela:
Aleksander-Edmond Becquerel: W 1839 roku francuski fizyk Aleksander-Edmond Becquerel odkrył efekt fotoelektryczny, który stanowił podstawę dla dalszych badań nad fotowoltaiką. Zauważył, że materiały światłoczułe emitują prąd elektryczny pod wpływem naświetlania. Jego prace otworzyły nowe możliwości wykorzystania energii słonecznej.
Wynalazek pierwszej ogniwa fotowoltaicznego:
Charles Fritts: W 1883 roku amerykański inżynier Charles Fritts skonstruował pierwsze praktyczne ogniwo fotowoltaiczne. Jego konstrukcja opierała się na warstwie cienkiego selenku kadmu umieszczonej na metalowej podstawie. Chociaż efektywność tego ogniwa była niska, stanowiło ono przełomowy moment w rozwoju fotowoltaiki.
Badania nad materiałami półprzewodnikowymi:
W latach 20. XX wieku polski chemik Jan Czochralski przeprowadził istotne badania nad procesem krystalizacji materiałów półprzewodnikowych. Jego prace zaowocowały opracowaniem metody, znanej jako metoda Czochralskiego, do wytwarzania monokryształów, które były kluczowe dla rozwoju paneli fotowoltaicznych o wyższej efektywności.
W 1954 roku Daryl Chapin, Calvin Fuller i Gerald Pearson, naukowcy z amerykańskiego laboratorium Bell, przeprowadzili kluczowy eksperyment, który dał początek rozwojowi ogniw fotowoltaicznych opartych na krzemie. Ich prace doprowadziły do wynalezienia pierwszego praktycznego i wydajnego ogniwa krzemowego, które osiągało efektywność wynoszącą około 6%. To odkrycie otworzyło nowe perspektywy dla zastosowania energii słonecznej jako źródła czystej energii elektrycznej.
Ewolucja technologii fotowoltaicznych:
Lata 60. i 70.: W kolejnych dekadach naukowcy skoncentrowali się na dalszym doskonaleniu technologii fotowoltaicznych. Zwiększono efektywność ogniw, opracowano nowe materiały półprzewodnikowe oraz wprowadzono techniki produkcji masowej paneli fotowoltaicznych.