Ненаучный инноватор
Американский изобретатель Стэнфорд Овшинский, со дня рождения которого недавно исполнилось сто лет, начиная с 1960-х годов вёл сразу несколько проектов в области ИТ и энергетики, в том числе по разработке водородных топливных элементов (побочным продуктом чего неожиданно стали никель-металлогидридные аккумуляторы) и тонкоплёночных солнечных батарей из аморфного кремния. В общей сложности за свою жизнь он получил более четырёхсот патентов.
Начало пути
Стэнфорд Роберт Овшинский родился 24 ноября 1922 года в Акроне, штат Огайо, в семье евреев, выходцев из Российской империи (с западных территорий - Белоруссии и Литвы). Его отец, Бенджамин Овшинский, обосновавшись в Акроне, купил лошадь с повозкой и разъезжал по окрестностям, скупая и перепродавая металлолом. Нередко он брал с собой и маленького Стэна, который в этих поездках познакомился с механическими мастерскими и влюбился в механику. Мальчик рано научился читать и обнаружил ненасытную страсть к книгам. После школы он сразу пошел работать, даже не задумываясь о том, чтобы поступать в колледж, но его знания, полученные путём самообразования, были невероятно обширны.
Летом 1940 года во время школьных каникул он подрабатывал в мастерской, изготавливавшей формы для литья шин, а с 1941-го по 1945-й работал последовательно в мастерских при заводах шинной компании Goodrich, производителя моторов и генераторов Imperial Electric и авиастроителя Goodyear. Затем знакомый автомеханик Барни Баранофф, который хотел открыть дело в Акроне и нуждался в мастере по изготовлению запчастей, предложил ему создать совместное предприятие. Они сняли небольшое помещение, где Барни чинил автомобили, а Стэн изготавливал на заказ «всё, что нельзя было купить». Параллельно он трудился над собственным проектом - автоматическим высокоскоростным токарным станком с центральным приводом, - а приблизившись к финальной стадии, оборудовал новую мастерскую и отделился от партнёра. Созданную компанию Стэнфорд назвал своим именем: Stanford Roberts Machine Company, а разработку - «станком Бенджамина», в память об отце, умершем весной 1946 года.
Эффект Овшинского
В течение нескольких лет Овшинский, меняя города, совершенствовал станок и налаживал его выпуск, а в 1950-м продал права на его производство и некоторое время работал по найму. В 1954-м он вместе с младшим братом Хербом основал в Детройте компанию General Automation. Самой интересной его разработкой того периода (оставшейся, правда, только в прототипе) был «овитрон» - электрохимический переключатель, моделирующий поведение нервной клетки.
Вдвоём с биологом Айрис Дибнер, которая впоследствии стала его супругой, он создал третью компанию - Energy Conversion Laboratory (Лаборатория преобразования энергии), или ECL, для исследований в энергетике и информатике. Самые первые её разработки не получили продолжения, а затем, экспериментируя с электрохимическими свойствами различных веществ, Овшинский обнаружил эффект переключения тока в тонкой плёнке из теллура с небольшой примесью мышьяка, самопроизвольно образовавшегося на поверхности микрометра. Открытие, таким образом, было сделано не вопреки, а благодаря неприспособленному помещению: в хорошо оборудованной лаборатории воздух был бы очищен от пыли.
Последовала серия экспериментов по получению полупроводниковых плёнок. «Я, - вспоминал Овшинский, - делал их всё тоньше и тоньше, а они продолжали работать!» Первый переключатель, названный Quantrol (Овшинский не мог объяснить эффект, но был уверен в его квантовой природе), быстро привлёк внимание индустрии. В ноябре 1962 года лицензию на Quantrol купила британская компания Electronic Machine Control, в 1963-м Овшинскому удалось заключить ещё несколько контрактов, а главное - привлечь в качестве консультанта Хельмута Фрицше, молодого профессора физики из Чикагского университета. Фрицше стал связующим звеном между ECL и научным сообществом, подключил к работе высококвалифицированного патентного эксперта Чарльза Спенгенберга и помог компании установить контакт с целым рядом потенциальных заказчиков и коммерческих разработчиков.
между двумя электродами (10 В на деление по горизонтали,
10 мА на деление по вертикали)
В 1965 году компания ECL, переименованная в Energy Conversion Devices («Устройства преобразования энергии», ECD), переехала в новое здание, а в 1967-м разместила свои акции на фондовой бирже. В 1968 году, после публикации статьи о пороговом переключателе в престижном научном журнале Physical Review Letters, которую пересказали New York Times и Wall Street Journal, к изобретателю ненадолго пришла слава. На пресс-конференции, посвящённой Quantrol, он предсказал появление телевизоров с плоскими экранами и «небольших универсальных настольных компьютеров для использования дома, в школе и в офисе». Первые комментарии прессы были восторженными, однако вскоре их сменили резко негативные отклики. Авторитеты от науки и техники яростно ниспровергали открытие, сделанное независимым изобретателем без учёной степени, и это не замедлило сказаться на курсе акций ECD. Тем не менее статья в Physical Review Letters привлекла внимание ряда исследователей к аморфным полупроводникам, её много цитировали, и это помогло разрозненным группам, занимавшимся данной темой, объединить усилия.
Первой коммерчески успешной разработкой ECD было устройство перезаписываемой оптической памяти, созданное в начале 1970-х. Примерно тогда же появилась и электрическая память с фазовым переходом, которая коммерциализировалась значительно хуже, но была важна для дальнейшего развития технологии.
Гибкие фотопанели
Тонкие плёнки открывали путь к усовершенствованию солнечных панелей, однако Овшинский поначалу пошёл по неверному пути, пытаясь получить халькогенидные плёнки с нужными электрохимическими свойствами. Лишь в 1977 году, уже после того как Дэвид Карлсон из RCA (Radio Corporation of America) изготовил первые фотоэлектрические ячейки из аморфного кремния, Овшинский сдался и решил тоже использовать этот материал. Но если у Карлсона кремний был гидрогенизированный, то Овшинский хотел заменить водород фтором, надеясь получить лучшие характеристики и обойти имеющийся патент. Это тоже не сработало, и со временем Овшинский согласился вернуться к водороду (что оказалось правильным решением), но о фторе помнил постоянно.
В конце 1970-х он объявил ошеломлённым сотрудникам о плане соорудить линию производства рулонных солнечных панелей, на которой гибкая подложка - тонкое полотно из нержавеющей стали - должна была пропускаться с постоянной скоростью через серию хорошо изолированных друг от друга камер, заполненных газом разного состава. Это было, как заметил физик Джо Дойлер, «на грани осуществимого» - но не за гранью, поскольку Овшинский имел талант находить богатых инвесторов, а многие крупные компании уже тогда интересовались альтернативными источниками энергии. Проект последовательно поддерживали нефтехимический гигант ARCO, нефтяная компания Standard Oil, производители электроники Sharp и Canon, советское НПО «Квант» и бельгийский производитель проволоки и родственных изделий Bekaert. Как только один инвестор разрывал контракт, ему на смену находили нового. Последний контракт завершился в 2005 году, и к этому времени спрос на гибкие солнечные панели превышал предложение. Правда, их производством и продажами занималось уже United Solar - дочернее предприятие ECD (образованное по договору с Canon), в руководство которого Стэнфорд Овшинский не входил.
фотопреобразователем на основе аморфного кремния
для космоса
Вскоре он потерял влияние и в самой ECD и в 2007 году подал в отставку, но в 2008-м нашел в себе силы создать новую компанию - Ovshinsky Innovation с подразделением Ovshinsky Solar, где реализовал несколько давних идей по усовершенствованию производственной линии. Среди прочего он смешал водород со фтором, и фтор, добавленный в правильной пропорции, обеспечил повышение эффективности получаемых панелей.
(Окончание статьи следует.)
Читайте другие наши материалы
