Кіріспе

Энергия және технология тарихының бір бөлігі. 19 ғасырда белгілі бір материалдарға күн сәулесі түскенде анықталатын электр тогы пайда болатыны байқалды – бұл фотоэлектрлік эффект. Осы жаңалық күн жасушаларының негізін қалады. Күн жасушалары көптеген қолданыстарда пайдаланылып келеді. Олар негізінен электр желісінен электр қуаты қолжетімсіз болған жағдайларда қолданылды. Өнертабыс жетілдірілген сайын, күн жасушалары спутниктер үшін қуат өндірудің маңызды құралына айналды. Спутниктер Жерді айналатындықтан, күн жасушалары күн сәулесі арқылы қуат өндірудің маңызды көзіне айналды. Бүгінде күн жасушалары спутниктерде кеңінен қолданылады.

19001929 жыл

1901 Филипп фон Ленард жарық жиілігіне байланысты электрондар энергиясының өзгеруін байқайды. 1904 жылы Вильгельм Холвакс жартылай өткізгіштік қосылыстан күн элементін (мыс және мыс оксиді) жасайды. 1904 жылы Джордж Коув күн электр генераторын әзірлейді. 1905 жылы Альберт Эйнштейн фотоэлектрлік эффектіні кванттық негізде түсіндіретін мақала жариялайды. 1913 жылы Уильям Кобленц US1077219 нөмірімен "Күн элементі" патентын алады. 1914 жылы Свен Асон Берглунд "жарыққа сезімтал жасушалардың сыйымдылығын арттыру әдістері" бойынша патент алады. 1916 жылы Роберт Милликан эксперименттер жүргізіп, фотоэлектрлік эффектіні дәлелдейді. 1918 жылы Ян Цохральски металлдан бір кристалл өсіру әдісін табады. Кейінірек ондаған жылдар өткен соң, бұл әдіс бір кристалды кремний өндіруге бейімделеді. 1921 жылы Эйнштейн фотоэлектрлік эффектісіндегі еңбегі үшін физика саласындағы Нобель сыйлығын жеңіп алады.

19301959 жылдар

1932 жылы Аудоберт пен Стора кадмий селенидінде (CdSe) фотоэлектрлік әсерді жасайды, бұл фотоэлектрлік материал қазірге дейін қолданылып келеді. 1935 жылы Энтони Х. Лэмб «Фотоэлектрлік құрылғы» деген US2000642 патентін алады. 1941 жылы Рассел Оль «Жарыққа сезімтал құрылғы» деген US2402662 патентін тіркеді. 1948 жылы Гордон Тил мен Джон Литтл кристалл өсірудің Цохральски әдісін пайдаланып, монокристалды германий және кейін силиций өндіреді. 1950 жылдары Bell Labs ғарыш саласы үшін күн жасушаларын шығарады. 1953 жылы Джеральд Пирсон литий-силиций фотоэлектрлік жасушаларын зерттеуді бастайды. 1954 жылдың 25 сәуірінде Bell Labs алғашқы практикалық силиций күн жасушасын ойлап тапқандығын жариялайды. Одан кейін олар Ұлттық ғылым академиясының мәжілісінде көрсетілді. Бұл жасушалардың тиімділігі шамамен 6% құрайды. «Нью-Йорк Таймс» газеті күн жасушалары «күннің шексіз энергиясына» апаратынын болжайды. 1955 жылы Western Electric коммерциялық күн жасушалары технологиясына лицензия береді. Hoffman Electronics Semiconductor Division 2% тиімділікпен, бір жасушасы 25 доллар немесе 1 ваттқа 1785 доллар бағамен коммерциялық күн жасушасын жасайды. 1957 жылы AT&T (Джеральд Л. Пирсон, Дэрил М. Чапин және Кальвин С. Фуллер) «Күн энергиясын түрлендіру аппараты» деген US2780765 патентін алады. Олар оны «күн батареясы» деп атайды. Hoffman Electronics 8% тиімділіктегі күн жасушасын жасайды. 1957 жылы Мохамед М. Атала Bell Laboratories зертханасында термиялық тотығу арқылы силиций бетін пассивтеу процесін әзірлейді. Осы пассивтеу процесі күн жасушаларының тиімділігі үшін маңызды болып табылады. 1958 жылы Т. Манделькорн, АҚШ Сигнал корпусының зертханасы, радиациялық зақымдануға төзімді және ғарышқа жақсы бейімделген n on p силицийлі күн жасушаларын жасайды. Hoffman Electronics 9% тиімділіктегі күн жасушаларын жасайды. «Авангард I» – күн энергиясымен жұмыс істейтін алғашқы спутник, ол 0,1 Вт, 100 см² күн панелімен ұшырылды. 1959 жылы Hoffman Electronics 10% тиімді коммерциялық күн жасушасын жасайды және жасушаның кедергісін азайтатын торлы контактіні енгізеді.

2020 жыл

Перовскит күн батареяларының тиімділігі 2009 жылғы 3,8%-дан 2020 жылы бірқосылыстық архитектураларда 25,2%-ға, ал кремний негізді тандемдік жасушаларда 29,1%-ға дейін артты.

13 шілде – Күн фотоэлектрлік модульдерін қайта өңдеудің перспективті тәсілдеріне қатысты алғашқы жаһандық бағалау жарияланды. Ғалымдар материалды барынша қалпына келтіруді мақсат ете отырып, кәдеге жаратумен салыстырғанда қайта өңдеудің құнын және қоршаған ортаға тигізетін зиянын азайту үшін зерттеулер мен әзірлемелер жүргізуді, сондай-ақ техноэкономикалық талдауларды қолдануды ұсынады. 3 шілде – Ғалымдар перовскиттерге органикалық негіздегі иондық қатты заттарды қосудың күн жасушаларының өнімділігі мен тұрақтылығын едәуір жақсартатынын көрсетті. Сондай-ақ зерттеуде ескірген перовскит күн батареяларының бұзылуына себеп болатын күрделі ыдырау процесі анықталды. Бұл түсінік болашақта фотоэлектрлік технологияларды дамытуға көмектеседі.

2021 жыл

12 сәуір – Ғалымдар екі жақты контактілі кремнийлік күн элементтерінің прототипін және жобалау ережелерін жасады, олардың энергия түрлендіру тиімділігі 26% және одан жоғары, бұл осы типтегі күн элементтері үшін Жердегі ең жоғары көрсеткіш. 7 мамыр – Зерттеушілер перовскит күн элементтерінің маңызды мәселесін – олардың тұрақтылығы мен ұзақ мерзімді сенімділігін "молекулалық желім" түрін пайдалану арқылы шешеді. 21 мамыр – Перовскит күн панельдерін өндірудің алғашқы өнеркәсіптік желісі Польшада іске қосылды, онда сияқатты басып шығару әдісі қолданылады. 13 желтоқсан – Зерттеушілер 15 000-нан астам жарияланымды, әсіресе 42 400-ден астам фотоэлектрлік құрылғылар туралы деректерді жүйелі түрде біріктіретін перовскит күн элементтері туралы деректер базасы мен талдау құралын жасағанын хабарлады. 16 желтоқсан – Польшаның Ясионка қаласындағы ML System компаниясы кванттық шыны өндірісінің алғашқы желісін ашты. Зауыт электр энергиясын өндіретін және ғимараттарды салқындатуға қабілетті мөлдір кванттық нүктелер қабаты бар терезелерді шығара бастады.

2022 жыл

30 мамыр – Фраунгофер ИСЕ институтының Фрэнк Димрот басқаратын командасы 47,6% тиімділікке ие 4-түйінді күн элементін жасады, бұл күн энергиясын түрлендіру бойынша жаңа әлемдік рекорд. 13 шілде – Зерттеушілер 2020 жылы команда мүшелері жоғары мөлдірлікпен рекордтық тиімділікке қол жеткізгеннен кейін, терезелердей үлкен жартылай мөлдір күн жасушаларын жасағанын хабарлады. 4 шілдеде зерттеушілер 79% орташа көрінетін мөлдірлікке ие, дерлік көзге көрінбейтін күн жасушаларын жасағанын хабарлады. 9 желтоқсан – Зерттеушілер 3D-басылыммен жасалған иілгіш, қағаз тоншасынан жасалған органикалық фотоэлектрлік құрылғыларды жасағанын хабарлады. 19 желтоқсан – Кремний-перовскит тандемді күн жасушасының тиімділігі бойынша жаңа әлемдік рекорд орнатылды, Германия ғалымдары күн сәулесінің 32,5%-ын электр энергиясына айналдырды.

2024 жыл

12 наурыз – Ғалымдар жоғары жағында фотосорғыш қабат ретінде селен, ал төменгі жағында кремний қолданылған бірінші монолитті интеграцияланған тандемді күн батареясын демонстрациялады.