La storia dei pannelli solari può essere descritta dalla scoperta di Becquerel dell’effetto fotovoltaico o dall’invenzione della prima cella solare da parte di Chapin, Fuller e Pearson nei Bell Labs. Ma la storia è molto più grande di questo. Dall’inizio della vita sulla Terra, il Sole è stata la fonte ultima di tutta l’energia. Tutte le creature viventi e i fossili fanno risalire il loro involontario imbrigliamento di energia alla pioggia costante e affidabile di sole.
La parte notevole, tuttavia, è iniziata quando gli umani hanno iniziato a sfruttare questa energia per convertirla in altre forme e usarla in modo più versatile. Siamo a un punto nel tempo in cui abbiamo iniziato a guardare avanti verso un mondo alimentato quasi interamente dal solare. Diventa quindi interessante capire il modo in cui funzionano i pannelli solari e persino guardare indietro alla sua storia.
Chi ha inventato i pannelli solari?
La tecnologia solare si è costantemente evoluta e continua a evolversi anche oggi. Pertanto, il merito dell’invenzione del moderno pannello solare non può andare a un singolo individuo / entità.
Tutto iniziò nel 1839 con il fisico 19enne di nome Edmond Becquerel. Mentre lavorava al rivestimento di elettrodi di platino utilizzando cloruro d’argento, ha scoperto un aumento di tensione durante l’esposizione alla luce. Questo effetto è stato chiamato effetto fotovoltaico . A quel punto, nessuno avrebbe previsto che sarebbe diventato la base per il più grande metodo di generazione di energia previsto nei prossimi 200 anni.
Quasi due decenni dopo, un altro inventore francese di nome Augustin Mouchot si rese conto lungimirante che il carbone alla fine si sarebbe esaurito. Sebbene la sua invenzione fosse un motore a vapore solare e non un pannello solare, fu un capitolo importante nella storia dei dispositivi solari. Ha persino ottenuto a Mouchot il titolo di “Lauréat de l’Institut” dall’Institut de France.
Trascorsero altri due decenni e nel 1883 la prima vera cella fotovoltaica fu ideata da Charles Fritts, realizzata in selenio e con un’efficienza di appena l’1%.
Alcuni anni dopo, lo scienziato russo Alexander Stoletov, considerato il fondatore dell’ingegneria elettrica, iniziò a studiare l’effetto fotoelettrico esterno scoperto da Hertz. Durante l’espansione della ricerca, ha anche costruito una cella solare sullo stesso principio e ha persino scoperto la diminuzione della sensibilità (fatica) delle celle solari nel tempo.
Nello stesso anno, Edward Weston ha depositato un brevetto per le termopile che generano corrente utilizzando lenti di ingrandimento per concentrare la luce solare. Entro sei anni, Melvin Severy, l’autore, musicista, ingegnere e inventore, ha anche depositato brevetti relativi alle termopile.
L’inizio del 20 ° sega secolo Albert Einstein pubblicare un documento su effetto fotoelettrico (1905AD). Per lo stesso motivo, 16 anni dopo, gli è anche valso un premio Nobel, suscitando un certo interesse popolare per le informazioni sui pannelli solari.
La metà del XX secolo segna un’epoca molto importante di sviluppi nei pannelli solari. In American ingegnere Russell Ohl ha fatto la scoperta rivoluzionaria della giunzione PN. Le giunzioni PN sono utilizzate oggi in quasi tutti i dispositivi elettronici complessi. Ha anche inventato la prima cella moderna che funziona utilizzando la giunzione PN. La cella fotovoltaica di oggi è molto simile alla cella di Ohl.
Daryl Chapin, Gerald Pearson e Calvin Fuller dei Bell Laboratories, hanno mostrato pubblicamente la prima cella fotovoltaica. Ha alimentato una ruota panoramica giocattolo e un trasmettitore radio.
Quando sono stati inventati i pannelli solari?
Come discusso in precedenza, accreditare una singola persona o un singolo momento con l’invenzione dei pannelli solari sarebbe ingiusto.
Per costruire un quadro chiaro della sequenza temporale di sviluppo dei pannelli solari, possiamo dividerlo in tre parti principali. Qui, vedremo la quantità di sviluppo nel 19 ° , 20 ° e in corso 21 ° secolo.
Il XIX secolo
Il 19 ° secolo ha visto gli scienziati incappare nella capacità della luce / calore del sole di generare altri tipi di energia. Entro la fine di questo secolo, i fisici costruirono semplici dispositivi che sfruttavano l’energia del sole per generare energia, anche se con scarsa efficienza.
Ciò, tuttavia, ha aperto la strada a tecnologie più avanzate che seguirono nei secoli a venire. Alcuni esempi sono i motori solari del 1860 di Augustin Mouchot, come accennato in precedenza.
Il primo vero sistema solare con più celle di Fritts nel 1884 segnò l’inizio dei “Sistemi” o “Impianti” solari.
Alcuni dispositivi di base hanno generato elettricità, ma sfruttando il calore invece della luce, a differenza delle celle moderne. Tuttavia, quelli erano progressi importanti nella comprensione dei dispositivi solari, come le termopile di Weston e Severy (rispettivamente 1888 e 1894).
Il XX secolo
L’articolo di Einstein e la prova sperimentale dell’effetto fotoelettrico di Robert Millikan hanno fornito una base per le invenzioni. Insieme alla dimostrazione di Bell Labs nel 1954, Western Electric iniziò a vendere licenze commerciali per tecnologie solari fotovoltaiche.
Tra il 1957 e il 1960, Hoffman Electronics ha raggiunto un’efficienza record dall’8 al 10%. Nel 1963, la Sharp Corporation costruì il primo modulo solare. Verso la fine di questo secolo, sono stati installati diversi progetti pilota in tutto il mondo.
Il 21 ° secolo
Alla fine del secolo scorso, era già stato fatto un notevole sviluppo nel campo solare. Tuttavia, si è assistito a uno sviluppo importante nelle aree dell’efficienza e dei costi. Allo stesso tempo, erano scesi a meno di un decimo, grazie a processi di produzione automatizzati e all’ingrosso.
Quando è stata utilizzata per la prima volta l’energia solare?
L’uso intenzionale dell’energia solare utilizzando superfici riflettenti o rifrangenti di base è stato fatto per millenni. Ma i dispositivi che hanno convertito questa energia in forme più utilizzabili hanno inaugurato un’era di nuove possibilità tecnologiche.
Parlando strettamente in termini di pannelli solari fotovoltaici, il primo utilizzo sistematico dell’energia solare è stato fatto da Charles Fritts. Ha installato il primo sistema solare sul tetto del mondo a New York, nel 1884, molto prima che solare iniziasse a diventare una parola comune. I pannelli erano realizzati in selenio e mostravano un’efficienza di solo l’1%, mentre i componenti utilizzati per realizzare un pannello solare oggi sono disponibili in un’ampia varietà e mostrano efficienze sorprendenti che vanno facilmente oltre il 20%.
La prima applicazione spaziale dei pannelli solari avvenne nel 1958, quando fu lanciato il satellite Vanguard I. Sebbene avesse solo una cella da 1 watt utilizzata per alimentare la sua radio, questo fu l’inizio. Altri satelliti come Vanguard II, Sputnik 3 e Explorer III utilizzavano anche pannelli solari.
Nel 1973, “Solar One”, la prima residenza ad energia solare al mondo è stata costruita dall’Università del Delaware. Nel 1981, il primo aereo a energia solare chiamato The Solar Challenger è stato costruito da Paul MacCready.
Il 1982 ha visto la prima centrale elettrica commerciale su scala megawatt in California, nonostante gli alti costi di installazione . In seguito, sulla mappa hanno iniziato ad apparire più impianti solari commerciali, come quello di Pellworm, in Germania, nel 1983. Da allora, il grafico non ha mai smesso di salire, portando a una capacità installata cumulativa di oltre 500 GW entro il 2018, come pannello solare le società di installazione avevano un’esperienza di installazione superiore rispetto alle nazioni in passato.
Sviluppo di pannelli solari nel tempo
Anche se consideriamo una cronologia dalla cella di lavoro di Bell Labs ai giorni nostri, i pannelli solari hanno fatto molta strada. Tutto, dalla dimensione per unità di capacità al colore dei pannelli solari, ha subito un cambiamento. L’efficienza si è moltiplicata da 10 a 15 volte e il costo è diminuito di un decimo o più. Ogni pochi anni, i ricercatori scoprono materiali più nuovi che sono più economici o più efficienti. Negli ultimi anni, i materiali di gallio arseniuro, cadmio tellururo, perovskite, rame indio gallio seleniuro, ecc. Si sono rivelati alternative interessanti e promettenti alle celle solari convenzionali. Anche il modo in cui vengono realizzati i pannelli solari oggi è migliorato enormemente, con macchine automatiche dalla notevole produttività.
Dal punto di vista dell’applicazione, abbiamo iniziato sulla strada dei prodotti solari portatili , costruendo fotovoltaico integrato e strade con pannelli solari. Alcune persone credono anche nel solare spaziale che può trasmettere energia in modalità wireless senza essere influenzato dai cicli giorno-notte e dai fattori di temperatura. Gli impianti solari galleggianti promettono efficienze più elevate grazie a un migliore raffreddamento e al risparmio di superficie terrestre riducendo l’evaporazione dei corpi idrici. Applicazioni più piccole come i prodotti solari domestici e le luci solari hanno rotto l’immagine del solare come costoso e un affare su larga scala.
Tutti i grafici di riduzione dei costi o crescente adozione sono di natura esponenziale. In una riga, la storia del solare è stata entusiasmante e sarà un settore in crescita con nuovi sviluppi a cui prestare attenzione.
