60 lat technologii fotowoltaicznej

Dynamicznie rozwijający się sektor alternatywnych energii duże nadzieje pokłada w technologii fotowoltaicznej, często postrzeganej jako nowość. Tymczasem istnieje ona już od 60 lat. Pierwsze praktyczne zastosowanie komórki solarnej miało miejsce w Ameryce w 1954 roku, a pierwsze urządzenia zasilane energią słoneczną miały tylko 2-procentową wydajność. Co było wystarczające by wzbudzić zainteresowanie społeczności naukowej, ale już nie tak atrakcyjne dla środowiska biznesowego oraz ekologów.

W dzisiejszych czasach gwałtownie się to zmieniło, energię solarną promują i wspierają nie tylko firmy, ale również stała się ona częścią planów gospodarczo-politycznych wielu krajów; od komercyjnego wykorzystania po poprawę istniejącej technologii.

Techniki wykorzystywania energii słonecznej mogą być pasywne i aktywne w zależności od sposobu przechwytywania, konwersji i dystrybucji energii słonecznej. Pasywne techniki solarne to zorientowanie budynku do słońca, wybieranie materiałów z korzystną masą termiczną lub właściwościami rozdzielania światła, jak również projektowanie przestrzeni tak, aby w naturalny sposób wykorzystać cyrkulację powietrza.

John Perlin, autor książki „Let It Shine” i wykładowca na uniwersytecie w Santa Barbara w Kalifornii, twierdzi, że już 6000 lat temu ludzkość wiedziała jak wykorzystywać energię płynącą z naturalnego źródła jakim jest słońce. Odkrycia archeologiczne potwierdziły, że domy na chinskiej prowincji były celowo budowane tak, aby otwarte na południe mogły wykorzystywać zimowe słońce do ich ogrzewania. A w czasach rzymskich ogrody zimowe w domach i budynkach publicznych były tak powszechne, że ustalono prawo do słońca „sun right”, aby zapewnić obywatelom dostęp do tego naturalnego źródła energii.

Jakkolwiek pasywne techniki wykorzystania światła słonecznego były znane od wieków, aktywne rozwiązania pojawiły się nie wcześniej niż 60 lat temu. Miało to miejsce na początku lat 50. w Ameryce, w laboratorium firmy Bell, w miasteczku Murray Hill, w stanie New Jersey. Trzech naukowców: Daryl Chapin, Calvin Fuller i Gerald Pearson od miesięcy ślęczało nad paskiem krzemu, próbując go przekształcić w przewodnik elektryczności. Całymi dniami kąpali go w różnych elementach; bez skutku. Aż pewnego szczególnego dnia sprawy wzięły nagle nieoczekiwany obrót. Przyczepiony do materiału amperomierz do mierzenia elektrycznosci, zadrżał. Ich żmudne poszukiwania zostały uwieńczone sukcesem.

Odkrycie, poza zaspokojeniem ciekawości badaczy nie znalazło jednak praktycznego zastosowania. Pierwsze ogniwo PV było bardzo kosztowne i miało wydajność wynoszącą niespełna 2%. Dlatego więc oficjalna prezentacja odkrycia nastąpiła w 1954 roku, kiedy to pierwsza komórka słoneczna, pozwoliła na konwersję takiej ilości energii słonecznej, aby uruchomić codzienne urządzenie elektryczne. Wydajność ogniwa słonecznego podniesiono wtedy do 4%.

W latach 50. szczególne zainteresowanie fotowoltaiką okazał Les Hoffman, Amerykanin urodzony w Szwajcarii. Hoffman uczynił duży postęp w rozpowszechnieniu PV pokazując praktyczne i użyteczne wykorzystanie energii słonecznej. Do roku 1960 Hoffmanowi udało się poprawić wydajność ogniwa słonecznego z 4% do 14% oraz znacznie obniżyć koszty produkcji, co spowodowało komercjalizację komórki słonecznej. Jedno z jego najważniejszych osiągnięć to zastosowanie fotowaltaicznej komórki do napędu pierwszego satelity, Vanguard 1, który umieszczono na orbicie w 1958 roku. I tak się rozwinęła kariera technologii fotowoltaicznej – od wykorzystania do celów strategiczno-militarnych do mainstreamu.

Ekspansja odnawialnych źródeł energii poczyniła znaczne postępy w ciągu ostatnich lat. 12,7 % całkowitego zużycia energii i 23,5 % całkowitego zużycia energii elektrycznej to liczby, których nie przewidywano w najśmielszych scenariuszach. Instalacje słoneczne w domach zasilające komputery, lodówki, grzejniki, jak również samochody elektryczne, a na dodatek posiadające zdolność do przechowywania nadwyżek energii w bateriach słonecznych, szybko powinny pozwolić nam na pełną niezależność od tradycyjnych źródeł energii.

Lidia Paulińska-Thompson

Zdjęcie: Autorka i John Perlin,  fot. Marcus Siu

źródło: Property Journal, sierpień 2014