Historia rozwoju tak dynamicznie rozwijającej się w ostatnich latach technologii fotowoltaicznej (PV) to skomplikowany i fascynujący proces. Panele słoneczne, szeroko wykorzystywane obecnie do źródło energii są owocem intensywnych badań i eksperymentów wielu naukowców. Każdy sukces w rozwoju fotowoltaiki stopniowo prowadził do dalszych usprawnień w tej niezwykle ważnej dla przyszłości ludzkości dziedzinie naukowej. Tak jak w przypadku wielu przełomowych odkryć, wszystko było dziełem przypadku. Poniżej kilka ważnych faktów, świadczących o tym jak historia fotowoltaiki kształtowała się na przestrzeni lat.
1839r. POCZĄTKI FOTOWOLTAIKI
W 1839 r. francuski fizyk Alexandre-Edmund Becquerel, mając zaledwie 19 lat, dokonał odkrycia eksperymentując w laboratorium swojego ojca, które okazało się przełomem w dziedzinie fotowoltaiki. Pokrył on elektrody platynowe chlorkiem srebra – po zaświeceniu elektrod wygenerował napięcie i prąd. Becquerel dowiódł tym samym, że przewodnictwo elektryczne rośnie wraz z podświetleniem, a co za tym idzie, niektóre materiały wytwarzają niewielkie ilości prądu po wystawieniu na działanie światła. Warto wspomnieć, że w rodzinie Becquerelów fascynacja tematyką światła i elektryczności trwała nieprzerwanie od kilku pokoleń. Ostatecznie w 1903 roku syn Alexandre’a – Henri Becquerel otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za odkrycie promieniotwórczości, wspólnie z doskonale znaną w Polsce parą fizyków Pierre’em Curie i jego małżonką Marią.
1904r. NOBEL EINSTEINA ZA FOTOWOLTAIKĘ
W 1904r. światło dzienne ujrzała praca Alberta Einsteina opisująca naturę światła i efekt fotowoltaiczny. Naukowiec wykazał w niej, że światło to strumień cząstek – fotonów, z których każdy niesie ściśle określoną porcję energii – kwant energii. Foton oddziałując na elektron znajdujący się na powierzchni płytki metalowej przekazuje mu całą swoją energię. Elektron zostaje wyrwany z powierzchni płytki, gdy energia fotonu jest większa od energii wiązania elektronu. Wówczas zachodzi zjawisko fotowoltaiczne. To odkrycie zapewniło Albertowi Einsteinowi nagrodę Nobla w 1921r i tym samym przyczyniło się do rozwoju fotowoltaicznej ery.
1941r. ROZWÓJ FOTOWOLTAIKI Z UDZIAŁEM NASZEGO RODAKA
W rozwój sektora fotowoltaicznego zapisał się nasz rodak Jan Czochralski, który w 1918 roku odkrył metodę produkcji krzemu monokrystalicznego. Odkrycie Polaka umożliwiło wytwarzanie w późniejszych latach monokrystalicznych ogniw słonecznych. Po raz pierwszy takie ogniwo krzemowe zostało zbudowane w 1941 roku.
1954r. STWORZENIE PIERWSZEGO MODUŁU
W 1954 roku w oddziale badawczym Bell Laboratories (obecnie AT&T) został zbudowany pierwszy panel fotowoltaiczny. Naukowcy Gerald Pearson, Daryl Chapin i Calvin Fuller opracowali pierwsze ogniwa słoneczne zdolne do generowania mierzalnego prądu elektrycznego. Ogniwo miało sprawność na poziomie 4-6% i początkowo posłużyło do zasilenia radia zaledwie przez kilka godzin. Mimo to, według wielu naukowców uznawane jest za pioniera obecnie stosowanych krzemowych ogniw fotowoltaicznych. The New York Times opisał to odkrycie jako “początek nowej ery, prowadzącej ostatecznie do realizacji wykorzystania niemal nieograniczonej energii słońca do zastosowań cywilizacyjnych”. Z uwagi na to, że wytwarzanie ogniw pociągało za sobą wysokie koszty, a same ogniwa miały niską efektywność, osiągnięcie zostało potraktowane jedynie jako ciekawostkę technologiczną.
1958r. PANELE SŁONECZNE W EKSPLORACJI KOSMOSU
Mimo, że wczesne próby komercjalizacji ogniw krzemowych z uwagi na wysoki koszt ich wytwarzania zakończyły się niepowodzeniem, ich potencjał został szybko wykorzystany przez Armię Amerykańską Air Force. Panele słoneczne posłużyły jako źródło zasilania dla ściśle tajnego projektu – orbitujących wokół Ziemi satelitów. Już w roku 1958 – instalacje radiowe w Satelicie Vanguard I były zasilane panelami o mocy 1W. W tym właśnie roku w kosmiczną wyprawę wystrzelono satelity Vanguard II, Explorer III oraz Sputnik-3, w których wykorzystywana była technologia PV. Ciekawostką jest, że marynarka wojenna wstępnie odrzuciła ogniwa słoneczne jako niesprawdzoną technologię i zdecydowała się na zastosowanie baterii chemicznych jako źródła zasilania dla satelity Vanguard. Doktor Hans Ziegler, ekspert w dziedzinie instrumentacji satelitarnej, twierdził jednak, że konwencjonalne baterie wyczerpią się w ciągu kilku dni, co spowoduje wyciszenie satelity. W przeciwieństwie do ogniw słonecznych, które jego zdaniem powinny stanowić źródło zasilania przez lata. Dzięki sprzeciwowi Zieglera, w ramach kompromisu, w satelicie Vanguard I zastosowano podwójny system zasilania: bateriami chemicznymi oraz krzemowymi ogniwami słonecznymi. Jak się okazało, zgodnie z zapowiedzą Zieglera, baterie chemiczne zawiodły po blisko tygodniu eksploatacji, a krzemowe ogniwa słoneczne przetrwały wiele lat.