Istoria panoului fotovoltaic - a2a parte

Continuarea primei parti.

Dupa experimentele de mai devreme, la inceputul anilor '50 in laboratorul american Bell Laboratories, Calvin Fuller si Gerald Pearson au continuat experimentele cu tranzistori din siliciu, ei au transpus principiul in practica si au realizat primul tranzistor functionabil - ceea ce astazi gasim aproape la orice aparat electric.

In timpul experimentelor ei au urmarit cu atentie ca siliciu amestecat cu galium incarcarea este pozitiva, in timp ce acoperit cu lithium are o incarcare negativa - si la intalnirea celor doua se declaseaza un camp electric constant.

Fuller si Pearson s-au concentrat in continuare si pe partea de tranzistoare, dar un coleg de-al lor, Darryl Chapin a inceput cercetarile pentru acumulatoare si putere. Deoarece acumulatoare de atunci cu celule-uscate intr-un mediu tropical se consumau foarte repede, si pentru aceasta problema au cautat o solutie cei de la Bell. Pe langa solutiile de producere a energiei din aburi, vant, la indrumarea lui Chapin s-a introdus in cercetare si solutia fotovoltaica.

In februarie 1953, Chapin a incercat prima data cu seleniu, cu care s-au obtinut rezultate la sfarsitul anilor 1800. Primul panou construit a avut o eficienta de 0,5 %. Atunci a ajuns stirea cercetarilor pe legatura in paralel la Pearson (chiar daca lucrau la aceasi firma, dar pe alt domeniu), care i-a recomandat lui Chapin sa incerce sa lucreze cu siliciu inloc de seleniu. Si a avut dreptate: al doilea panou fotovoltaic construit la Bell Labs a avut o eficienta de 2,3%. Chapin a vazut posibilitatea, si conform calculelor sale in teorie siliciul ar putea avea chiar si o eficienta de 23%. Insa ca si tinta pentru cercetarile si experiementele sale si-a stabilit borna de 5,7% deoarcere pentru generarea de energie electrica independenta si incarcarea acumulatoarelor, acesta se potrivea cel mai bine.

Aici insa cercetarile s-au oprit: pe de-o parte din cauza ca siliciul stralucitor a respins marea parte a razelor solare, in loc ca fotonii sa puna in miscare electroni - adica productia de energie. Chapin a dezvoltat prima solutie pentru a preveni formarea oglindirii: acoperirea siliciului cu un material plastic mat, prin care eficienta s-ar apropia de 4% eficienta. Pragul de 5-6% a fost inca departe.

Pe atunci insa RCA, rivalul american de atunci pe partea de dezvoltare electronica a facut un anunt cu "voce tare" despre dezvoltarile lor, unde siliciu-strontiu 90 amestecate au produs surse semiconductoare si de alimentare. Din cauza lipsei de stocare sigure si a radioactivitatii ridicate ale stontiului aceasta solutie nu a ajuns niciodata ca o solutie de zi cu zi, dar a pus presiune pe cercetatorii de la Bell si langa Chapin l-au pus si pe Fuller.

Fuller a fost chimist, si in curs de cateva luni a rezolvat majoritatea problemelor lui Chapin, in principal prin abordarea siliciului si arsenicului a reusit sa reduca respingerea razelor solare, straturile subtiri au incarcat sarcina pozitiva. In 1954 in prima dupa-masa insorita au testat 3 celule si una dintre ele a atins o eficienta de 6% (care spre exemplu corespunde eficientei de azi a celule aSi). Chapin, Fuller si cu cooptarea lui Pearson au construit zeci de panouri si prin inspiratia si stiinta de care au dat dovada au vazut in celulele solare "o solutie primara pentru productia de energie".

Bell a prezentat pe 25 aprilie 1954 publicului panourile sale fotovoltaice primind aprecieri din partea Academiei Nationale de la Washington. The New York Times a prezentat aceasta stire si rezulatele obtinute pe prima pagina si au scris despre o noua epoca pe care a numit-o " cel mai mare vis al omenirii, folosirea nelimitata a razelor provenite de la Soare in folosul comunitatii".
Cu asta a inceput drumul cu peripetii al panoului fotovoltaic.

Istoria panoului fotovoltaic - prima parte

PV Magazine a prezentat un articol despre istoria panourilor fotovoltaice si despre zilele grele prin care au trecut pionii acestei inventii Articolul urmator despre istoria panoului fotovoltaic este inspirata din cartea de istorie John Perlin: From Space to Earth.

Aparitia panourilor fotovoltaice de astazi a aparut ca si multe alte inventii, prin "accident" in anii 1860. Willoughby Smith, a fost unul dintre electronistii de frunte la Trans-Atlantic Telegraph (pe atunci aceasta companie a investit sume foarte mari pentru a putea dezvolta o retea de comunicare telefonica si telegrafica la nivel global). Smith a cautat o solutie cat mai ieftina pentru depistarea cablurilor defecte de la fundul oceanului. In urma experimentelor cu cristale de seleniu a punctat faptul ca noaptea seleniu este in regula pentru ceea ce era nevoie, dar ziua parca aceasta se comporta diferit.

Dupa alte experimente si o publicatie stintifica scurta a pornit un adevarat interes in Europa, dar punctul cu adevarat important a fost adus in vedere de catre profesorul britanic William Grylls Adams care a analizat rezistivitatea seleniului, el a descoperit ca in material la expunerea la lumina, curent electric incepe sa curga in seleniu. El a numit acest fenomen ca si energie electrica fotovoltaica.

Primul panou fotovoltaic a fost construit de Charles Fritts in New York. A plasat pe o masa un strat subtire de seleniu si un strat semi-transparent de aur, acesta fiind capabil sa produca in mod continuu energie electrica in anul 1885. Fritts a anuntat dupa aceasta, cu un ton optimist ca "intr-o buna zi generarea de curent electric fotovoltaic va putea concura cu centralele electrice pe baza de carbune".

 Fritts a trimis panoul fotovoltaic lui Ernst Werner von Siemens ale carui cunostinte in domeniu erau asemanatoare ca si ale lui Edison pe partea de electricitate si care a facut de asemenea experimente cu seleniu. Siemens a dat o importanta mare energiei fotovoltaice insa explicatii in detaliu despre fenomenul fotovoltaic inca pe atunci nu a putut sa ofere nimeni, chiar daca si Siemens a urgentat cautarile si descoperirile in acest domeniu.

Insa experimentele si descoperirile s-au intors mai mult spre fizica termala, in plus pe partea de producere de energie electrica au aparut intretimp alte solutii (aburi, apa, centrale pe gaz). Dar pe atunci nu era inca cunoscut tot spectrul de energie care poate veni de la Soare.

In anul 1905, Einstein a adus in atentie o descoperire stintifica care a reprezentat un pas important, in aceasta analiza el a numit pachetul de energie care provine de la Soare ca si quanta (ceea ce astazi noi numim foto). Dupa aceasta descoperire au urmat numeroase experimente de-a lungul secolului 20 si s-a ajuns la concluzia ca fotonii care vin prin valuri scurte pot avea un efect fotovoltaic si in materialele semiconductoare poate intrerupe orbita electronilor atomici mai slab "legati"- miscarea electronica fiind curentul electric.

Deci explicatia a aparut insa panourilor fotovoltaice nu au avut parte de o dezvoltare rapida: experiementele si materialele prime necesare erau foarte scumpe pe atunci, si cum a inceput sa se dezvolte piata energetica, tot mai multi au inceput sa recunoasca faptul ca modulele fotovoltaice de atunci nu isi vor recupera in energie produsa costurile necesare pentru productia lor. Deasemenea modulele cu materia de baza seleniu isi pierdeau repede din randament.

Asadar, dupa primele incercari, au venit si cele doua razboaie, descoperirile pe acest domeniu au trecut in plan secund si doar in anii '50 au inceput sa apara din nou noi descoperiri. Asta insa in urmatoarea parte.