Care este istoria energiei solare și când au fost inventate panourile solare?

Deși energia solară a găsit un rol dinamic și stabilit în economia de energie curată de astăzi, există o lungă istorie în spatele fotovoltaicii (PV) care a adus la bun sfârșit conceptul de energie solară. Cu modul în care costul energiei solare a scăzut în ultimul deceniu, este ușor să uităm că energia solară a avut un sens complet diferit chiar și acum doar 15 ani. Să ne întoarcem cu câteva secole în urmă la originile fotovoltaice solare și să explorăm istoria energiei solare și a tehnologiei solare din siliciu.

Când a fost folosită prima dată energia solară?
În teorie, energia solară a fost utilizată de oameni încă din secolul al VII-lea î.e.n. când istoria ne spune că oamenii foloseau lumina soarelui pentru a aprinde focuri cu materiale de lupă. Mai târziu, în secolul al III-lea î.Hr., se știa că grecii și romanii foloseau energia solară cu oglinzi pentru a aprinde torțe pentru ceremoniile religioase. Aceste oglinzi au devenit un instrument normalizat denumit „oglinzi arzătoare”. Civilizația chineză a documentat utilizarea oglinzilor în același scop mai târziu în 20 d.Hr.

O altă utilizare timpurie a energiei solare care este încă populară astăzi a fost conceptul de „cămine solare” în clădiri. Aceste cămine de soare foloseau ferestre masive pentru a direcționa lumina soarelui într-o zonă concentrată. Unele dintre iconicele băi romane, de obicei cele situate în partea sudică a clădirilor, erau cămăruțe. Mai târziu, în anii 1200 d.Hr., strămoșii nativilor americani Pueblo, cunoscuți sub numele de Anasazi, s-au situat în locuințe orientate spre sud, pe stânci, pentru a captura căldura soarelui în lunile reci de iarnă.

La sfârșitul anilor 1700 și 1800, cercetătorii și oamenii de știință au avut succes folosind lumina soarelui pentru a alimenta cuptoarele pentru călătorii lungi. De asemenea, au valorificat puterea soarelui pentru a produce bărci cu aburi cu energie solară. În cele din urmă, este clar că chiar și cu mii de ani înainte de era panourilor solare, conceptul de manipulare a puterii soarelui era o practică obișnuită.

Când au fost inventate panourile solare?
Dezvoltarea tehnologiei panourilor solare a fost una iterativă care a avut o serie de contribuții de la diverși oameni de știință. Bineînțeles, există unele dezbateri cu privire la momentul exact în care au fost create și cine ar trebui să fie creditat pentru invenție. Unii oameni acordă invenția celulei solare omului de știință francez Edmond Becquerel, care a stabilit că lumina ar putea crește generarea de electricitate atunci când doi electrozi metalici au fost plasați într-o soluție conductoare. Această descoperire, definită ca „efectul fotovoltaic”, a fost influentă în dezvoltările fotovoltaice ulterioare cu elementul seleniu.

În 1873, Willoughby Smith a descoperit că seleniul avea potențial fotoconductor, ducând la descoperirea din 1876 a lui William Grylls Adams și Richard Evans Day că seleniul creează electricitate atunci când este expus la lumina soarelui. Câțiva ani mai târziu, în 1883, Charles Fritts a produs de fapt primele celule solare fabricate din napolitane de seleniu – motivul pentru care unii istorici îl cred pe Fritts cu invenția reală a celulelor solare.

Cu toate acestea, celulele solare așa cum le cunoaștem astăzi sunt fabricate cu siliciu, nu cu seleniu. Prin urmare, unii consideră că adevărata invenție a panourilor solare este legată de creația celulei fotovoltaice de siliciu (PV) de la Daryl Chapin, Calvin Fuller și Gerald Pearson la Bell Labs în 1954. Mulți susțin că acest eveniment marchează adevărata invenție a tehnologiei PV. deoarece era prima instanță a unei tehnologii solare care putea alimenta un dispozitiv electric de câteva ore pe zi. Prima celulă solară din siliciu ar putea converti lumina soarelui cu o eficiență de patru la sută, mai puțin de un sfert din ceea ce sunt capabile celulele moderne.

Alte evenimente majore din istoria energiei solare
Panouri solare în spațiul cosmic – Unele dintre cele mai vechi utilizări ale tehnologiei solare au fost de fapt în spațiul cosmic, unde energia solară a fost utilizată pentru alimentarea sateliților. În 1958, satelitul Vanguard I a folosit un mic panou de un watt pentru a-și alimenta radiourile. Mai târziu în acel an, Vanguard II, Explorer III și Sputnik-3 au fost lansate cu tehnologia PV la bord. În 1964, NASA a fost responsabilă pentru lansarea primei nave spațiale Nimbus, un satelit capabil să ruleze în întregime pe o rețea solară de 470 wați. În 1966, NASA a lansat primul observator astronomic orbitant din lume, alimentat de o matrice de un kilowat.
Prima reședință solară – În 1973, Universitatea din Delaware a fost responsabilă pentru construirea primei clădiri solare, numită „Solar One”. Sistemul funcționa pe o sursă hibridă de energie solară termică și solară PV. A fost, de asemenea, prima instanță de construire fotovoltaică integrată (BIPV) – matricea nu folosea panouri solare, ci în schimb avea integrat solar în acoperiș, similar cu designul pentru noul produs Tesla pentru acoperiș.
Realizări în ceea ce privește eficiența conversiei solare – Între 1957 și 1960, Hoffman Electronics a făcut o serie de descoperiri cu eficiență fotovoltaică, îmbunătățind recordul de eficiență de la 8% la 14%. Următoarea realizare majoră a fost în 1985, când Universitatea din Țara Galilor de Sud a obținut o eficiență de 20% pentru celulele din siliciu. În 1999, Laboratorul Național de Energie Regenerabilă a colaborat cu SpectroLab Inc. pentru a crea o celulă solară cu o eficiență de 33,3%. Universitatea din Țara Galilor de Sud a doborât din nou acel record în 2016, când cercetătorii au atins eficiența cu 34,5%.
Avioane cu energie solară – În 1981, Paul MacCready a construit Solar Challenger, primul avion care a funcționat cu energie solară și l-a zburat peste Canalul Mânecii din Franța către Marea Britanie. În 1998, avionul solar controlat de la distanță „Pathfinder” a stabilit o altitudine record după ce a atins 80.000 de picioare. NASA a doborât acel record în 2001, când au ajuns la 96.000 de picioare cu aeronava lor non-rachetă. În 2016, Bertrand Piccard a finalizat primul zbor cu emisii zero din întreaga lume cu Solar Impulse 2, cel mai mare și mai puternic avion din lume cu energie solară din prezent.
Președinții cu energie solară – În 1979, președintele Jimmy Carter a instalat panouri solare pe Casa Albă în timpul mandatului său de președinte. Cu toate acestea, în 1981, președintele Ronald Reagan a ordonat îndepărtarea panourilor solare de la Casa Albă. În 2010, președintele Barack Obama a solicitat instalarea panourilor solare și a unui încălzitor solar de apă pe Casa Albă. Ambele au fost instalate în timpul primului mandat al lui Obama.
Costul solarului de-a lungul timpului – Prețurile panourilor solare au scăzut substanțial în ultimele decenii, ducând la o creștere a cererii consumatorilor care a produs mai mult de un milion de instalații americane la începutul anului 2016. În 1956, panourile solare costă aproximativ 300 USD pe watt . Până în 1975, această cifră scăzuse la puțin peste 100 de dolari pe watt. Astăzi, un panou solar poate costa doar 0,50 dolari pe watt. Luați în considerare acest lucru: din anul 1980, prețurile panourilor solare au scăzut cu cel puțin 10% în fiecare an. Costul scăzut al energiei solare este în mare parte responsabil de popularitatea crescândă a energiei solare și de legitimitatea PV ca sursă de energie fiabilă în lumea actuală.