loader

Historia Fotowoltaiki

Termin “fotowoltaika” kojarzy nam się ze współczesnością oraz szeregiem innowacyjnych możliwości na przyszłość. Jej historia sięga jednak XIX wieku, a ówczesne panele fotowoltaiczne znacząco różniły się od tych, które znamy obecnie. W dzisiejszych czasach ekologia staje się coraz ważniejsza, co pomaga branży energii odnawialnej skutecznie się rozwijać oraz zwiększa zapotrzebowanie na panele. Tutaj dowiesz się jakie były początki fotowoltaiki. Omówimy to od strony technicznej i naukowej. Dowiesz się jak powstały pierwsze solary i w jaki sposób były wykorzystywane, a ponadto o sporym wkładzie pewnego Polaka w tą branżę.

Początki fotowoltaiki

Tak naprawdę historia fotowoltaiki zaczyna się w 1839 roku, Alexandre Edmond Becquerel (francuski fizyk) odkrył, iż przewodnictwo elektryczne wzrosło podczas naświetlania, czyli że pewien rodzaj materiału wytwarza niewielkie ilości energii elektrycznej, korzystając z energii słońca.

W 1876 roku Brytyjski fizyk William Grylls Adams wraz ze swoim uczniem Richardem Evansem Day odkryli, iż wystawiając na światło materiały wykonane z selenu, otrzymamy impuls elektryczny. W świecie fizyki było to pionierskie odkrycie, które w efekcie stało się zalążkiem mechaniki kwantowej.

Początkiem XX wieku, a dokładniej w 1904 roku Albert Einstein napisał pracę na temat natury światła oraz zjawiska, którym jest efekt fotowoltaiczny. Udowodnił w niej, że światło składa się z cząsteczek – fotonów, które niosą określoną ilość energii (kwant energii). Na elektron znajdujący się na powierzchni metalowej płytki oddziałuje foton, przekazując mu całą energię. Podczas gdy energia fotonu jest wyraźnie większa od energii wiązania elektronu, z powierzchni płytki zostaje wyrwany elektron, tworząc zjawisko fotowoltaiczne. Pracę Einsteina w 1916 roku potwierdził Robert Millikan ukazując dowody na istnienie tego zjawiska. Za to odkrycie Einstein otrzymał Nagrodę Nobla.

Warto wspomnieć również o znacznym wkładzie Polaka – a dokładnie Jana Czochralskiego, który to w 1918 roku odkrył metodę produkcji krzemu monokrystalicznego, dzięki czemu możliwe było utworzenie pierwszych ogniw krzemowych w 1941 roku.

W 1954 roku oddział badawczy Bell Laboratories skonstruował pierwszy panel fotowoltaiczny. Trzech naukowców Calvin Fuller, Daryl Chapin i Gerald Pearson stworzyło jedne z pierwszych ogniw fotowoltaicznych (krzemowych) generujących mierzalny prąd elektryczny. Ogniwa te zasilały radio oraz zabawkowy wiatrak. XX wiek zapisał się na kartach historii, dając nam nieograniczoną możliwość czerpania naturalnej energii ze słońca. Ogniwa słoneczne były zbudowane między innymi z krzemu, co okazało się wielkim krokiem w przód. Efektywność została zwiększona aż do 6% zwrotu energetycznego. Wtedy też na całym świecie zaczęto interesować się technologią pozyskiwania energii ze światła słonecznego. Zapowiedziano wówczas początek nowej ery.

Z energii słonecznej zaczęła korzystać też armia amerykańska oraz US Air Force. W drugiej połowie XX wieku, a dokładnie w 1958 roku, ogniwa słoneczne znalazły swoje zastosowanie w projekcie satelitów krążących wokół kuli ziemskiej. Lata 60-te i 70-te przyniosły rozkwit energii uzyskiwanej z ogniw słonecznych, głównie dzięki NASA. Osiągnięto 80% obniżkę kosztów przeznaczonych na produkcję paneli fotowoltaicznych. Coraz powszechniej zaczęto używać słońca jako źródła energii elektrycznej. Ogniw słonecznych zaczęto coraz częściej używać tam, gdzie dostęp do konwencjonalnych źródeł energii był utrudniony lub zbyt kosztowny między innymi na przejazdach kolejowych, w latarniach morskich czy innych budynkach.

Rozwój technologii produkcji paneli fotowoltaicznych został spotęgowany przez następujące wydarzenia:

  • Inwestycje jednostek badawczych o pokrewnym profilu działalności.
  • Coraz większe wpływy organizacji pro-środowiskowych.
  • Utrudniony import paliw z krajów arabskich.
  • Chęć pozyskania oszczędności przez NASA oraz wojsko.

panele fotowoltaiczne na domu

Przełom w fotowoltaice

Wbrew pozorom, historia fotowoltaiki była długa, ale prawdziwy przełom na światowym rynku energii słonecznej przyniosły lata 80-te i 90-te.

  • W 1981 roku miał miejsce, pierwszy udany przelot samolotem napędzanym systemem fotowoltaicznym nad kanałem La Manche. Twórcą maszyny był Brytyjczyk Paul MacCready, który – co ciekawe – sam zasiadł za sterami swojego wynalazku, pokonując odległość 262 km. Samolot otrzymał nazwę “Solar Challenger”.
  • W 1982 roku w Australii powstał samochód na ogniwa fotowoltaiczne, który podróżując przebył trasę 200 mil w przeciągu 20 dni. W końcówce lat 80-tych wydajność ogniw fotowoltaicznych wzrosła aż o ponad 20%, co przekonywało coraz więcej ludzi do korzystania z tej technologii. Już wtedy w Niemczech i Japonii wprowadzono dotację na pierwsze podłączane do sieci instalacje fotowoltaiczne.
  • W 1998 roku miał miejsce lot zdalnie sterowanego samolotu używającego do zasilania energii słonecznej. Nosił on nazwę “Pathfinder” i wzniósł się na wysokość około 24 km. Trzy lata później NASA wypuściła swój samolot, który wzbił się na wysokość prawie 30 km.
  • W 2000 roku zaczęto masowo produkować panele fotowoltaiczne i w większym niż dotychczas stopniu zaczęto korzystać z odnawialnych źródeł energii.

Fotowoltaika obecnie

W 2015 roku szwajcarski samolot “Solar Impulse 2” odbył lot dookoła świata. Maszynę wyposażono w ponad 17 tys. ogniw fotowoltaicznych. Cały lot realizowany był na wysokości około 6 tysięcy metrów, przy prędkości 50 do 100 km/h. Odległość, jaką pokonał samolot to 43041 km.

Obecnie, ogniwa fotowoltaiczne osiągają wysoką sprawność konwersji promieniowania słonecznego na energię elektryczną, wynosi ona około 20%. Solary nie są już towarem luksusowym, przy odpowiednich dotacjach coraz więcej domostw wyposażonych jest w panele fotowoltaiczne. Polski rynek pod tym względem nie odbiega od reszty Europy, w naszym kraju zanotowano już ponad 160 000 instalacji fotowoltaicznych. W samym 2018 roku do sieci dołączyło ponad 25 000 nowych mikroinstalacji, natomiast w 2019 aż 100 000. Przewiduje się że do 2022 roku, zostaną zainstalowane ogniwa o łącznej mocy 160 GWp.

W skali całego globu Europa ma największy przyrost mikrostacji, jeżeli ta tendencja zostanie podtrzymana, Europa ma szansę stać się światowym liderem w tej branży. Chiny również mają duży przyrost inwestycji solarnych, a spowodowane jest to tym że mają duży problem z wytwarzaniem CO2 w swoim kraju. Zdecydowana większość elektrowni w Chinach to elektrownie węglowe, co powoduje, że smog jest znacznym problemem w tym kraju.

Inwestycje w energię odnawialną na całym świecie:

  • Europa – 61 mld USD,
  • Chiny – 91 mld USD,
  • USA – 48 mld USD,
  • Azja – 44 mld USD,
  • Afryka – 15 mld USD.

Historia fotowoltaiki jest długa. Energia odnawialna może uratować świat przed wyniszczeniem i pozwolić nam na duże oszczędności. Dzięki farmom solarnym i wiatrakom, że już za dekadę możemy być całkiem niezależni od elektrowni węglowych, które zatruwają środowisko. Podgrzewanie wody, zasilanie całego domu energią słoneczną jest już codziennością i nikogo nie dziwi widok solarów na dachu. Ilość zanieczyszczeń znacznie się zmniejszy. Firmy oferujące usługi montażu fotowoltaiki cieszą się obecnie sporym zainteresowaniem. Miejmy nadzieję, że nic nie stanie na przeszkodzie w całkowitym uniezależnieniu się społeczeństwa od elektrowni węglowych i byciu samowystarczalnym. Taka wizja przyszłości jest jak najbardziej możliwa do zrealizowania.