Si los antepasados que fabricaron esta botella de cerámica entendían o no la electricidad estática, lo cierto es que los antiguos griegos definitivamente la entendían. Sabían que si frotabas un trozo de ámbar, podías atraer objetos ligeros. Aristóteles también sabía que existía un imán, un mineral altamente magnético que podía atraer hierro y metales.
Un día de 1780, cuando el anatomista italiano Galvani estaba diseccionando una rana, tocó accidentalmente el muslo de la rana con diferentes instrumentos metálicos que tenía en la mano. Los músculos de la pata de la rana se contrajeron inmediatamente, como si fueran estimulados. corriente eléctrica, pero sólo tocando la rana con un instrumento metálico, no hubo tal reacción. Galvani cree que este fenómeno se debe a un tipo de electricidad producida en el cuerpo del animal, a la que llama "bioelectricidad". En 1791, Galvani escribió un artículo sobre los resultados experimentales, que se publicó en el mundo académico.
El descubrimiento de Galvani despertó un gran interés entre los físicos, que se apresuraron a repetir el experimento de Flail Varni en un intento de encontrar una forma de generar corriente eléctrica. Después de muchos experimentos, el físico italiano Volta creyó que la teoría de la bioelectricidad de Galvani era incorrecta. La razón por la que los músculos de las ranas pueden generar corriente eléctrica es probablemente porque algún tipo de líquido está funcionando en los músculos. Para demostrar su punto, Volta realizó experimentos sumergiendo dos piezas diferentes de metal en soluciones diferentes. Se descubrió que mientras una de las dos piezas de metal reaccione con la solución, se puede generar una corriente eléctrica entre las piezas de metal.
En 1799, Volta sumergió una placa de zinc y una placa de plata en agua salada y descubrió que circulaba una corriente eléctrica a través del cable que conectaba los dos metales. Entonces colocó muchos trozos de franela o papel empapados en agua salada entre el zinc y la plata, y luego los dobló. Cuando toques ambos extremos con las manos, sentirás una fuerte estimulación actual. De esta manera, Volta fabricó con éxito la primera batería del mundo: la "Volt Pile". Esta "pila de voltios" es en realidad un paquete de baterías conectadas en serie. Se convirtió en la fuente de energía para los primeros experimentos eléctricos y de telegrafía.
El físico italiano Volta repitió muchas veces el experimento de Galvani. Como físico, su atención se centró en esos dos metales, no en los nervios de la rana. Para el fenómeno de contracción de las ancas de rana descubierto por Galvani, pensó que podría estar relacionado con la electricidad, pero creía que no había electricidad en los músculos y nervios de las ranas. Especuló que el flujo de electricidad podría ser causado por el contacto de dos metales diferentes y no tenía nada que ver con el animal. Los experimentos han demostrado que siempre que entre dos piezas de metal se separen cartón, lino, cuero u otros objetos similares a esponjas empapados en agua salada o alcalina (él cree que esta es una condición necesaria para el éxito del experimento), las dos piezas de metal se puede conectar con un cable de metal. Cuando las piezas de metal están conectadas, la corriente fluirá a través de ellas independientemente de si hay músculos de rana o no. Esto demuestra que la electricidad no se genera a partir de los tejidos de la rana. Las ancas de la rana sólo actúan como un electroscopio muy sensible.
En 1836, Daniel de Inglaterra mejoró el "Reactor Walter". Usó ácido sulfúrico diluido como electrolito para resolver el problema de polarización de la batería e hizo la primera batería de zinc-cobre no polarizada, también conocida como "batería Daniel". Desde entonces, han aparecido las "baterías Bunsen" y las "baterías Grove" con mejores efectos de despolarización. Sin embargo, estas baterías tienen el problema de que su voltaje disminuye con el tiempo.
En 1860, Planté de Francia inventó una batería con plomo como electrodo. La característica única de esta batería es que cuando el voltaje de la batería cae después de usarse durante un período de tiempo, se puede usar corriente inversa para energizar la batería y aumentar el voltaje de la batería. Debido a que este tipo de batería se puede recargar y utilizar repetidamente, se denomina "batería de almacenamiento".
Sin embargo, no importa qué tipo de batería, es necesario llenar un líquido entre dos placas de metal, lo cual es muy incómodo de transportar. Especialmente el líquido utilizado en la batería es ácido sulfúrico, que es muy peligroso. mover.
También en 1860, Reckling inventó el predecesor de la batería (batería de carbono-zinc) muy utilizada en el mundo. Su electrodo negativo es una varilla de aleación de zinc y mercurio (el electrodo negativo de la batería prototipo de zinc-voltios, que demostró ser uno de los mejores metales como materiales anódicos), mientras que su electrodo positivo es una mezcla de dióxido de manganeso triturado y carbono. en una taza porosa. En esta mezcla se inserta una varilla de carbono a modo de colector de corriente. Tanto la varilla del electrodo negativo como la copa del electrodo positivo se sumergen en una solución de cloruro de amonio como electrolito. Este sistema se llama "celda húmeda". Las baterías fabricadas por Reclin eran simples pero baratas, por lo que no fueron reemplazadas por "pilas secas" mejoradas hasta 1880.
El electrodo negativo se transforma en una lata de zinc (es decir, la carcasa de la batería) y el electrolito se convierte en una pasta en lugar de un líquido. Básicamente, esto es lo que hoy conocemos como batería de carbono-zinc.
En 1887, el inglés Helleson inventó la primera batería seca. El electrolito de las baterías secas es pastoso, no gotea y es fácil de transportar, por lo que se ha utilizado ampliamente. Los principales fabricantes de equipos de células solares de China, que se centran principalmente en equipos de células solares de silicio cristalino, lograron un rápido crecimiento del 127,2% en el primer semestre de 2011, estableciendo un récord para el mismo período. Después de entrar en la segunda mitad del año, debido al exceso de oferta de productos fotovoltaicos y la enorme acumulación de inventario, la mayoría de los fabricantes fotovoltaicos pospusieron sus planes de expansión y una gran cantidad de contratos de pedidos de equipos tuvieron que posponerse, lo que resultó en una rápida caída en ventas. Pero en 2011, los ingresos por ventas de equipos de células solares todavía crecieron a una alta tasa de crecimiento del 75%. En 2012, el mercado de equipos para células solares de China siguió siendo lento y los ingresos por ventas anuales de equipos para células solares mostraron un crecimiento negativo.
En 2012, tanto el volumen como el precio cayeron más de un 60%.
En 2008, la producción mundial de células solares de película delgada alcanzó los 988,8 MW, un aumento interanual del 122 %. En 2009, la cantidad total de células fotovoltaicas producidas a nivel mundial alcanzó los 10.700 MWp, de los cuales 1.700 MWp eran células de película delgada, lo que representa aproximadamente el 15,9%. En 2010, la producción mundial de células solares de película delgada aumentó rápidamente, alcanzando los 2767 MW. En los últimos años, la tasa de crecimiento de la producción total de células solares de película delgada se ha mantenido en un nivel alto.
Mi país también concede gran importancia a la investigación, el desarrollo y la industrialización de la tecnología de células solares de película delgada. La brecha con el nivel avanzado internacional se está reduciendo gradualmente y se está desarrollando de forma activa y ordenada. A finales de 2008, la capacidad de producción de las 14 empresas de células solares de película delgada de mi país había alcanzado aproximadamente 125,9 MW, con una producción anual de aproximadamente 46 MW. A finales de 2009, casi 40 proyectos de células solares de capa fina habían iniciado su construcción y habían realizado los trabajos preliminares.
El 1 de enero de 2011, el primer equipo clave de producción de células solares de película delgada fabricado en China: la deposición química de vapor mejorada por plasma (PECVD), que representa el nivel avanzado internacional, salió con éxito de la línea de producción. , rompiendo la tendencia de desarrollo a largo plazo de las células solares de película delgada de alta gama monopolizadas por fabricantes extranjeros. El 5 de mayo de 2011, el primer tubo colector solar de película delgada CIGS de China salió de la línea de producción, anunciando a la industria que el desarrollo de células solares de película delgada nacionales está sincronizado con el mundo.
Aunque el precio del polisilicio ha caído drásticamente en los últimos años, la eficiencia de conversión de las células de silicio cristalino ha mejorado constantemente, mientras que la ventaja de costes de las células de película delgada se ha debilitado y el desarrollo se ha ralentizado. Sin embargo, la industria fotovoltaica avanza paulatinamente hacia la diversificación tecnológica. El juego entre las tecnologías de silicio cristalino, película delgada y condensación ligera ya no se limita a la competencia de costos. Cada tecnología puede ampliar el espacio de mercado en sus propios campos de aplicación ventajosos.
En el mercado futuro, la proporción de células solares de película delgada seguirá aumentando y la investigación y el desarrollo de células solares de película delgada seguirán acelerándose. En el futuro, se introducirán una tras otra la promoción de la energía fotovoltaica integrada en edificios (BIPV) y las políticas nacionales para apoyar el desarrollo de células solares, promoviendo una nueva ronda de rápido desarrollo de células solares de película delgada en mi país. Además, las baterías de película delgada se han incluido en el foco de desarrollo del “Duodécimo Plan Quinquenal” de la industria solar fotovoltaica de China.
Hoy en día, la industria domina bien la tecnología de utilizar películas delgadas en lugar de cristales de silicio para fabricar células solares. El Instituto de Ciencia y Tecnología Industrial Avanzada de Japón desarrolló en febrero una célula solar orgánica de película delgada con la tasa de conversión de energía solar más alta del mundo, con una tasa de conversión cuatro veces mayor que la de las células solares orgánicas de película delgada existentes. En las células solares orgánicas de película delgada anteriores, se unían dos capas de películas semiconductoras orgánicas y la tasa de conversión de energía solar a energía eléctrica era de aproximadamente el 1%. La nueva célula solar orgánica de película delgada tiene una estructura de tres capas al agregar una película mixta entre la estructura original de dos capas, lo que aumenta el área de contacto entre las moléculas que generan energía eléctrica, mejorando así en gran medida la tasa de conversión de energía solar.
La célula solar de película delgada plegable es una célula solar de película delgada hecha de silicio amorfo combinado con tecnología de fotodiodo PIN. Esta serie de productos es suave, liviana, duradera y tiene una alta eficiencia de conversión fotoeléctrica. Puede ser ampliamente utilizado en electrónica de consumo, monitoreo/comunicaciones remotas, militar, suministro de energía exterior/interior y otros campos.
Las células solares orgánicas de película delgada utilizan materiales ligeros y blandos como el plástico como sustrato, por lo que la gente tiene grandes expectativas sobre su practicidad. Los investigadores dijeron que a través de más investigaciones se espera desarrollar células solares orgánicas de película delgada con una tasa de conversión del 20% y ponerlas en uso práctico. Los expertos creen que el coste de las células solares de película delgada disminuirá significativamente en los próximos cinco años y se utilizarán ampliamente en relojes, calculadoras, cortinas e incluso ropa.
Debido a que utiliza muchas menos materias primas semiconductoras que las células solares ordinarias, puede resolver el problema de los altos precios de las células solares. Más tarde, los investigadores utilizaron tecnología de semiconductores compuestos llamada CIS para colocar CIS con un espesor de 2 a 3 micrones en materiales como el vidrio para fabricar células solares de película delgada. Es 100 veces más delgada que las células solares tradicionales hechas de silicio y, de hecho, es más delgada que un cabello humano. También es más ligero y utiliza menos material semiconductor, lo que lo hace más barato y puede producirse a escala.
Las baterías de silicio tradicionales requieren una gran cantidad de materiales semiconductores, son caras, no pueden popularizarse, son voluminosas y tienen un rango de aplicación limitado. Las baterías de película delgada simplemente colocan materiales baratos sobre superficies elásticas como el plástico, lo que las hace baratas y livianas.
Los expertos creen que en un futuro próximo las células solares de película delgada aparecerán en la vida diaria de las personas.
Actualmente, al menos 40 países en el mundo están llevando a cabo investigación y desarrollo prácticos de células solares de película delgada de próxima generación, de bajo costo y alta eficiencia.
Según noticias del sitio web científico ruso "STRF" del 25 de marzo, un equipo de investigación del Instituto de Física y Tecnología de la Academia de Ciencias de Rusia desarrolló un nuevo tipo de batería solar de película delgada. La eficiencia teórica de conversión fotoeléctrica de este módulo de células solares basado en silicio puede alcanzar el 27%.
El principal material utilizado en la mayoría de las industrias fotovoltaicas del mundo son las células de silicio cristalino. En el campo de los paneles fotovoltaicos dominan las células de silicio monocristalino y las células de silicio policristalino. El mercado de células solares de película delgada de células solares de segunda generación está emergiendo silenciosamente y ha abierto un nuevo campo con sus ventajas únicas de peso ligero y buena transmitancia de luz.