Daugiau nei šimtmetį saulės baterijos buvo siejamos su plokščiomis panelėmis. Vis dėlto Japonijoje pristatyta naujovė meta iššūkį nusistovėjusiai logikai: bendrovės „Kyosemi“ sukurta technologija „Sphelar®“ parodė, kad fotovoltiniai elementai gali būti ne tik plokšti, bet ir sferiniai.
Fotovoltikos istorija siekia XIX amžių. 1883 m. Charlesas Frittsas sukūrė vienus pirmųjų saulės elementų: seleno pagrindą jis padengė plonu metalo sluoksniu, taip išgaudamas elektros energiją. Tų laikų sprendimai buvo išradingi, tačiau turėjo ribojimų – konstrukcijos buvo standžios ir iš esmės orientuotos į vieną kryptį, todėl ne visada efektyviai „pagaudavo“ šviesą, kuri realybėje pasiekia paviršius iš skirtingų kampų.
„Kyosemi“ „Sphelar®“ idėjos autorius p. Nakata ėmė kelti paprastą, bet esminį klausimą: kodėl saulės elementai privalo būti plokšti? Ši abejonė paskatino ieškoti alternatyvos ir svarstyti, ar elementas galėtų būti sferos formos.
Laboratoriniai bandymai sustiprino šią kryptį. Tyrimai parodė, kad saulės šviesa krinta iš įvairių pusių ir skirtingais kampais, todėl sferinė forma teoriškai galėtų surinkti energiją efektyviau nei plokščias paviršius, kuris geriausiai veikia tik esant palankiam apšvietimo kampui.
Siekiant patikrinti technologines prielaidas, Japonijoje buvo pasitelktas tyrimų centras „JAMIC“ (Japan Microgravity Center). Viena buvusi kasykla buvo pritaikyta mikrogravitacijos eksperimentams: įrengtas 710 metrų ilgio tunelis ir kritimo šachta, leidžianti trumpam sukurti beveik nesvarumo sąlygas.
Taip pat skaitykite:
Eksperimentų metu „Kyosemi“ ir „JAMIC“ inžinieriai siekė atsakyti, ar išlydytas silicis nesvarumo sąlygomis galėtų susiformuoti į taisyklingą sferą. Tam silicis buvo patalpintas į vakuuminę kapsulę ir numestas laisvu kritimu 500 metrų šachta. Kiekviena kritimo akimirka sukurdavo mikrogravitacijos intervalą, kurio metu silicis galėjo išsilydyti ir vėl kristalizuotis. Taip pavyko gauti lygesnės formos sferinius ruošinius.
Tačiau vien suformuoti sferą nepakako. Esminis iššūkis buvo sukurti P–N sandūrą ant lenkto paviršiaus – tai būtina sąlyga, kad fotovoltinis elementas generuotų elektrą. Pasitelkus „Kyosemi“ sukauptas optoelektronikos ir puslaidininkių technologijų žinias, sferinių elementų koncepcija buvo paversta veikiančiais prototipais. Pirmieji bandiniai, sujungti nuosekliai, jau galėjo gaminti elektros energiją ir pademonstravo, kad saulės elementai nebūtinai turi būti plokšti.
Teigiami rezultatai paskatino spartesnę plėtrą: 1998 m. „Kyosemi“ atidarė savo mikrogravitacijos laboratoriją, o technologija įsitvirtino „Sphelar®“ pavadinimu. Vėliau įmonė pradėjo tiekti pavyzdinius gaminius pramonei. Nors pirmieji rinkos dalyviai į sferinį sprendimą žiūrėjo atsargiai, ilgainiui susidomėjimas augo, nes sferiniai elementai teoriškai gali rinkti šviesą iš platesnio kampų diapazono.
Ši istorija išryškina, kaip ilgametė prielaida gali būti peržiūrėta, kai į ją pažvelgiama iš naujo. p. Nakata ir jo komanda parodė, kad net plačiai priimta technologinė norma nėra nekintama, o atsinaujinančios energetikos sprendimai gali vystytis netikėtomis kryptimis.
