Jak to się wszystko zaczęło, czyli historia fotowoltaiki

Niewiele osób wie, że historia tak popularnej w ostatnich latach fotowoltaiki sięga aż 1839 roku. Podobnie jak w przypadku wielu innych odkryć w przeszłości, chociażby takich jak penicylina, wszystko zaczęło się od zbiegu okoliczności. Poniżej kilka faktów, osób i wydarzeń, które wyznaczyły historię fotowoltaiki.

1839

Fizyczne zjawisko konwersji światła i energii elektrycznej (czyli tzw.efekt fotowoltaiczny) odkrył w 1839 r. francuski fizyk Alexandre Edmond Becquerel. Eksperymentując z elektrodami metalowymi i elektrolitem odkrył, że przewodnictwo rośnie wraz z podświetleniem, a co za tym idzie, że niektóre materiały wytwarzają niewielkie ilości prądu elektrycznego po wystawieniu na działanie światła.

1876

William Grylls Adams i jego uczeń, Richard Evans Day, odkryli, że prąd elektryczny może być uruchamiany w selenach wyłącznie poprzez eksponowanie go na światło. Chociaż selenowe ogniwa słoneczne nie potrafiły przekształcić wystarczającej ilości światła słonecznego do zasilania urządzeń elektrycznych, udowodniły, że stały materiał może zmienić światło w elektryczność bez ciepła lub jakichkolwiek ruchomych części.

1905

Albert Einstein opublikował pierwszą pracę teoretyczną opisującą naturę światła i efekt fotowoltaiczny . W artykule wykazał, że światło posiada atrybut, którego wcześniej naukowcy nie rozpoznali : odkrył, że światło zawiera pakiety energii, które nazwał kwantami światła. To odkrycie przyniosło mu w 1921 roku nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki.

1954

Pierwszy moduł fotowoltaiczny został zbudowany przez Bell Laboratories (Obecnie AT&T) w 1954 roku. Naukowcy Gerald Pearson, Daryl Chapin i Calvin Fuller opracowali wtedy pierwsze krzemowe ogniwa słoneczne zdolne do generowania mierzalnego prądu elektrycznego. The New York Times opisał to odkrycie jako “początek nowej ery, prowadzącej ostatecznie do realizacji wykorzystania niemal nieograniczonej energii słońca do zastosowań cywilizacyjnych”.

Była to w tak naprawdę ciekawostka technologiczna, ponieważ była zbyt droga, by uzyskać powszechne zastosowanie.

1958

Podczas gdy wczesne próby komercjalizacji krzemowych ogniw okazały się nieopłacalne, Armia Amerykańska i Air Force zobaczyły urządzenie jako idealne źródło zasilania dla ściśle tajnego projektu – orbitujących wokół Ziemi satelitów.

Gdy marynarka wojenna otrzymała zadanie uruchomienia pierwszego amerykańskiego satelity, odrzuciła ogniwa słoneczne jako niesprawdzoną technologię i zdecydowała się użyć baterii chemicznych jako źródła zasilania dla satelity Vanguard. Nieżyjący już doktor Hans Ziegler, prawdopodobnie największy na świecie ekspert w dziedzinie instrumentacji satelitarnej w późnych latach pięćdziesiątych, nie zgadzał się z tą opinią. Twierdził, że konwencjonalne baterie wyczerpią się w ciągu kilku dni, wyciszając sprzęt elektroniczny o wartości miliona dolarów. W przeciwieństwie do tego, argumentował, ogniwa słoneczne mogły zasilać satelitę przez lata. To dzięki niemu ostatecznie jako kompromis w satelicie Vanguard I zastosowano podwójny system zasilania: bateriami chemicznymi oraz krzemowymi ogniwami słonecznymi. Tak, jak przewidywał Ziegler, baterie chemiczne zawiodły po mniej więcej tygodniu, ale krzemowe ogniwa słoneczne przetrwały wiele lat.

60′

Wykorzystanie ogniw słonecznych w kosmosie rozkwitło w latach 60. i na początku 1970 roku. Dzięki programom kosmicznym zaawansowana technologia została bardziej rozpowszechniona, a dzięki temu jej koszty zaczęły spadać. Koszt nigdy nie był kluczowym czynnikiem dla zastosowań w kosmosie – producenci martwili się bardziej rozmiarem, wydajnością i trwałością. Jednak na Ziemi głównym kryterium był i nadal jest koszt za kilowatogodzinę.

70′

We wczesnych lat 70-tych dr Elliot Berman, korzystając z pomocy finansowej Exxon Corporation, zaprojektował znacznie mniej kosztowne ogniwo słoneczne, stosując gorszy gatunek krzemu i pakując komórki za pomocą tańszych materiałów. Udało mu się obniżyć cenę z 100 USD na 20 USD za wat.

Otworzyło to drogę do zastosowania ogniw słonecznych w miejscach z dala od linii energetycznych jak np. platformy wiertnicze na morzu, pola gazowe i naftowe na lądzie. Znaczne zakupy modułów słonecznych przez przemysł gazowy i naftowy dały nowopowstałemu przemysłowi naziemnych ogniw słonecznych niezbędny kapitał do wytrwania.

Kryzys energetyczny w latach 70 sprawił, iż technologia fotowoltaiczna zyskała uznanie jako źródło mocy dla zastosowań innych niż kosmiczne. Tak rozpoczął się bardzo dynamiczny rozwój tej technologii. Dzięki specjalistycznym badaniom na całym świecie wydajność ogniw fotowoltaicznych stale wzrastała, a koszty produkcji znacznie spadły w ciągu ostatnich lat; szczególnie istotne były redukcje kosztów w okresie 2005-2009. Energia elektryczna pozyskiwana z instalacji fotowoltaicznych staje się konkurencyjna kosztowo w stosunku do tradycyjnych źródeł energii,

Dzisiaj panele fotowoltaiczne spotkać możemy na wielu domach, instytucjach oraz przedsiębiorstwach. Liczba instalacji z roku na rok dynamicznie wzrasta.
W 2017 roku łączna moc z instalacji fotowoltaicznych na świecie przekroczyła 100 GW.