Historie solárních článků: Jak se technologie vyvíjela

[Teya]

Historie solárních článků: Jak se technologie vyvíjela

Fotovoltaika tak, jak ji známe dnes, sice není starší než 60 let – ovšem objevy, které vedly k vývoji solárních článků či k její současné podobě, začaly již před téměř 200 lety. Podívejte se na časovou osu událostí, objevů a vynálezů, které učinily solární energii tím, čím je dnes.


1839: Byl objeven fotovoltaický efekt

Alexandre Edmond Becquerel (1820-1891) byl francouzský fyzik, známý svým studiem solárního spektra, magnetismu, elektřiny a optiky. Roku 1839 objevil fotovoltaický efekt – tento proces nastává, když je světlo absorbováno materiálem a vytváří elektrické napětí. Většina moderních solárních článků k dosažení tohoto účinku používá krystaly křemíku.
A. E. Becquerel mimo jiné v roce 1854 patřil mezi zakladatele fotografického sdružení, pokoušejícího se o první barevnou fotografii, a jeho syn Henri Becquerel se stal nositelem Nobelovy ceny za fyziku za rok 1903.


1873-1876: Objevení fotokonduktivity selenu

V roce 1873 anglický elektroinženýr Willoughby Smith objevil fotokonduktivitu selenu. Selen se řadí mezi polokovy a je poměrně vzácným prvkem. Fotokonduktivita (nebo také fotovodivost) znamená, že se tento prvek stává elektricky vodivým, když absorbuje světlo.
O tři roky později William Grylls Adams a Richard Evans zjistili, že selen dokáže vyrábět elektřinu ze světla, bez tepla či pohyblivých částí. Tento objev ukázal, že solární energii lze snadno získat a udržovat, a že toto vše je méně náročné než jiné zdroje energie (jako například uhelné elektrárny).


1883: Vznik prvního solárního článku

Newyorský vynálezce Charles Fritts vytvořil první solární článek, a to tím, že pokryl polovodivý selen tenkou vrstvou zlata. Tento článek dosáhl míry konverze energie 1-2 %. Pro srovnání – většina moderních solárních článků pracuje s účinností 15-20 %.


1887: Pozorování fotoelektrického efektu

Německý fyzik Heinrich Hertz poprvé pozoroval fotoelektrický efekt – tento jev znamená, že se světlo využívá k uvolňování elektronů z pevného povrchu (obvykle kovu) pro vytvoření energie. Naproti očekávaným výsledkům zjistil, že tento proces produkuje více energie při vystavení ultrafialovému světlu, namísto intenzivnějšímu viditelnému světlu.
Albert Einstein později získal Nobelovu cenu za další vysvětlení tohoto efektu.


1953-1956: Začala komerční výroba křemíkových solárních článků

Fyzici v laboratořích Bell Laboratories zjistili, že křemík je účinnější než selen, a rozhodli se vyzkoušet tento objev v praxi. Vznikl solární článek tentokrát už s 6% efektivitou, což vedlo až k solárním článkům schopným napájet elektrická zařízení. V roce 1956 společnost Western Electric začala prodávat komerční licence pro své křemíkové fotovoltaické technologie. Americký deník The New York Times předpovídal, že solární články nakonec povedou ke zdroji „neomezené energie ze slunce“.


1958: Solární energie použita ve vesmíru

Po letech experimentů a snahy o zlepšení účinnosti získala solární energie podporu, když byla poprvé využita k napájení zařízení pro kosmický průzkum. Nové solární články byly odolnější proti radiačnímu poškození a vhodnější pro použití ve vesmíru. První satelit fungující na bázi slunečního záření, Vanguard 1, uletěl více než 197 000 otáček kolem Země během 50 let, kdy byl na oběžné dráze. Byl to úspěch, který připravil cestu dalšímu výzkumu s cílem snížit náklady a zvýšit produkci.


70. léta: Výzkumů přibývá, náklady klesají

Vzhledem k nárůstu cen ropy v 70. letech se poptávka po solární energii zvýšila. Výzkum se v té době zaměřil na vytvoření solárních článků vyráběných z křemíku nižší kvality a levnějších materiálů – tím se dostaly náklady ze 100 USD za Watt na pouhých 20-40 USD za Watt.
Americká vláda také schválila několik pro-solárně zaměřených zákonů a iniciativ a v roce 1977 vytvořila Národní laboratoř pro obnovitelné zdroje energie (National Renewable Energy Laboratory – NREL).


1982: Vytvoření prvních solárních parků

V roce 1982 společnost Arco Solar postavila první solární park (či v podstatě solární elektrárnu) ve městě Hesperia v Kalifornii. Tento park generoval 1 MW při plném výkonu. O rok později pak vznikl druhý, v Carrizo Plains v Kalifornii. V té době se jednalo o největší solární pole na světě – zahrnovalo 100 000 fotovoltaických panelů, které generovaly 5,2 MW v plné kapacitě.
Roku 1983 celosvětová fotovoltaická výroba překročila 21,3 MW. Prodej v té době přesahoval 250 milionů dolarů.


1995: Zatahovací solární panely pro rekreační vozidla

Solární výzkum expandoval i do dalších komerčních odvětví – Thomas Faludy v roce 1995 patentoval zasouvací markýzu s integrovanými solárními články. To byl jeden z prvních momentů, kdy byly solární články využity v rekreačních vozidlech. Dnes je tento způsob napájení rekreačních vozidel velmi oblíbený.


1994-1999: Fotovoltaická konverze dosáhla nových úrovní

V roce 1994 NREL vyvinula nový solární článek z fosfidu india galia (InGaP) a arsenidu galia (GaAs), který překročil 30% účinnost konverze. Do konce století laboratoř vytvořila tenkovrstvé solární články – ty dokázaly přeměnit ve využitelnou energii až 32 % slunečního záření, které pojaly.


2005: „Do It Yourself“ solární panely se stávají oblíbenými

Technologie pokročily a efektivita solárních článků se zvýšila – tím se rozšířilo využití fotovoltaiky pro napájení domácností. V roce 2005 se dostaly na trh tzv. „DIY panely“ a jejich obliba rok od roku rostla. Dnes již existuje mnoho způsobů, jak si vyrobit vlastní solární panely. Možností je spousta, od sestavení již připravené sady až po plánování kompletní solární elektrárny.


2015: Novinka na trhu – flexibilní tištěné solární panely

Solární články tenké jako papír? Ano! Vyrábějí se pomocí průmyslové tiskárny a jsou přímo zakomponovány do produktů jako jsou střešní tašky či šindele. Mají 20% efektivitu a jeden pás může vyrobit až 50 Wattů na metr čtvereční. Jejich výroba je navíc levná, tudíž činí cenu solární energie nižší než kdykoli předtím.


2016: Sluneční energie bez slunce?

Výzkumný tým z Kalifornské univerzity, Berkeley a Australské národní univerzity objevil nové vlastnosti nanomateriálu. Jedna z těchto vlastností se nazývá magnetická hyperbolická disperze – což znamená, že materiál září, když se zahřívá. V kombinaci s termofotovoltaickými články tak může přeměnit teplo na elektřinu bez potřeby slunečního záření.


V posledních 200 letech jsme se o solární energii dozvěděli mnoho nového. Věda i výzkum za tu dobu urazily dlouhou cestu – od pouhého pozorování vlastností světla až po nalézání stále nových a lepších způsobů, jak jej přeměnit na energii a tu co nejlépe zužitkovat. Tento obor nevykazuje žádné známky zpomalování či stagnace, ba právě naopak – stále se rychlými kroky posouvá kupředu. A to je dobře.


Zdroje:
https://www.solarpowerauthority.com/a-h ... lar-cells/
https://cs.wikipedia.org/wiki/Alexandre ... _Becquerel
https://cs.wikipedia.org/wiki/Selen
https://en.wikipedia.org/wiki/Timeline_of_solar_cells
https://cs.wikipedia.org/wiki/Fotoelektrick%C3%BD_jev

[Jozef51]

1839: Byl objeven fotovoltaický efekt
Alexandre Edmond Becquerel (1820-1891) byl francouzský fyzik, známý svým studiem solárního spektra, magnetismu, elektřiny a optiky. ...
19-ste storocie osobne povazujem za Zlaty vek Vedy a Poznania. Vek, kedy veda a komercia boli este povacsinou pojmy ktore sa vylucovali. Vek velkych muzov a zien ktorych praca a sny postavili zaklady dnesnej vedy a techniky.