Honderd jaar geschiedenis van fotovoltaïsche technologie! Wanneer zijn we begonnen met het gebruik van zonne-energie?"

   "De geboorte van fotovoltaïsche energie
In 1839 plaatste AE Becquerel, een 19-jarige Franse wetenschapper, langzaam twee platina-elektroden in een zure oplossing van zilverchloride in het laboratorium van zijn vader.Zonder dat hij het wist, ging de deur naar de wereld van de fotovoltaïsche energie langzaam open met dit ‘verkeerde’ experiment.Door de stroom die tussen deze elektroden vloeide te meten, ontdekte hij dat de stroom in het licht iets hoger was dan de stroom in het donker;hij noemde dit fenomeen het fotovoltaïsche effect.Wat hij niet had verwacht, was dat de kleine fotostroom die hij in dit experiment waarnam een ​​eeuw later een grote verandering in het menselijk energieverbruik teweeg zou brengen.Ter ere van zijn ontdekking staat het fotovoltaïsche effect ook wel bekend als het "Becquerel-effect".

Nadat de experimenten van Becquerel 37 jaar stil hadden gelegen, ontdekten de Britse wetenschapper William Grills Adams en zijn student Richard Evans Day dat selenium elektriciteit produceert bij blootstelling aan licht.Hoewel selenium niet de elektrische energie kon leveren die nodig was voor de destijds gebruikte elektronische componenten, bewees dit dat vaste metalen licht direct in elektriciteit konden omzetten.

In 1883 plaatste de Amerikaanse wetenschapper Charles Fritz een laag seleniummetaalelektrode op germaniumplaat om de eerste fotovoltaïsche cel te creëren.Hoewel het een conversie-efficiëntie had van slechts 1% en extreem kostbaar was, was Fritz ambitieus: "Het levert continu en gestaag elektriciteit op, niet alleen bij daglicht, maar ook door gebruik te maken van verstrooid licht en zelfs bij weinig licht... Mogelijk zien we binnenkort fotovoltaïsche zonne-energie panelen concurreren met [kolencentrales]!" Helaas kwam zijn voorspelling niet uit.Hij had een fotovoltaïsche cel naar Siemens gestuurd, destijds op één lijn met Edison, die zijn uitvinding prees.Siemens geloofde dat fotovoltaïsche technologie een verreikende betekenis had in de wetenschap, en Maxwell, de natuurkundestier van die tijd, was het daar ook mee eens, aangezien hij het beroemde 'Maxwell-systeem van vergelijkingen' beroemd had gemaakt in de natuurkunde.Sindsdien zijn veel wetenschappers begonnen met fundamenteel onderzoek naar het foto-elektrische effect.Of het nu Siemens of Maxwell is, het is ons echter niet gelukt het geheim achter de fotovoltaïsche energie te ontrafelen.

Na 24 jaar van dit mysterie werd uiteindelijk een doorbraak bereikt door een andere natuurkundige reus, Albert Einstein, die in 1907 een theoretische verklaring gaf voor het foto-elektrische effect, gebaseerd op zijn kwantumhypothese van het foton uit 1905.Hiervoor ontving hij in 1921 de Nobelprijs voor de natuurkunde. Tussen 1912 en 1916 bevestigde de Amerikaanse experimentele natuurkundige Robert Andrews Milliken het vermoeden van Einstein over het foto-elektrische effect door middel van experimenten en ontving hij in 1923 de Nobelprijs voor de natuurkunde. In theorie begon de ontwikkeling van fotovoltaïsche zonne-energie in een stroomversnelling te komen.

In 1916 ontdekte de Poolse chemicus Jan Czeklarski het kristaltrekkingsproces voor het zuiveren van monokristallijn silicium, en noemde het de Czeklarski-methode naar hem.Deze technologie werd pas in de jaren vijftig praktisch toegepast op de productie van wafers in de halfgeleiderindustrie, en met de toenemende vraag naar grootschalige halfgeleiderapparaten evolueert dit proces voortdurend.

Het wiel van de geschiedenis ging nog bijna twintig jaar vooruit toen wetenschappers in 1934 begonnen met onderzoek naar dunnefilmzonnecellen en zich voorstelden om op energiegebied zelfvoorzienende systemen te creëren door middel van zonnecellen.Experimentele gegevens toonden aan dat de efficiëntie van de energieopwekking kon worden verbeterd door het materiaal te doteren met metaalverontreinigingen.

In 1940 creëerde de Amerikaanse halfgeleiderexpert Russell Orr de basisstructuur van de pn-overgang met vaste-stofdioden, die een solide basis legde voor de uitvinding en productie van zonnecellen, waardoor de opwekking van fotovoltaïsche energie enorm naar het industriële veld werd bevorderd.

In 1953 vervaardigden de Amerikaanse natuurkundige Daryl Chapin, Gerald Pearson en scheikundige Calvin Sauser Fowler kristallijne siliciumzonnecellen, elk ongeveer 2 centimeter groot, met een productie-efficiëntie van ongeveer 4%.Sindsdien hebben zonnecellen geleidelijk hun weg gevonden naar de industrie.

In de industrie

Op 17 maart 1958 gebruikte de tweede Amerikaanse kunstmatige satelliet chemische en fotovoltaïsche cellen, via de draagraket de ruimte in.Deze kleine satelliet legde de basis voor het gebruik van zonnecellen, die sindsdien geleidelijk zijn ontwikkeld voor ruimteverkenning.De waarde van de langere levensduur van ruimtevaartuigen die door batterijen wordt bereikt, weegt ruimschoots op tegen de hoge kosten van de productie van zonnecellen.Bovendien zijn zonnecellen goedkoper en minder riskant geworden dan generatoren van radio-isotopen.Tegenwoordig zijn de meeste ruimtevaartuigen uitgerust met zonnecellen, en ongeveer 1.000 satellieten in de wereld gebruiken fotovoltaïsche energie om elektriciteit op te wekken.In de ruimte bereiken zonnecellen een vermogen van 220 watt per vierkante meter.

In 1976 besloot de Australische regering het gehele telecommunicatienetwerk in de outback te exploiteren via fotovoltaïsche celstations.De oprichting en exploitatie van fotovoltaïsche energiecentrales was zo succesvol dat het vertrouwen in de zonnetechnologie wereldwijd toenam.

Sinds 1980 zijn kleine onbemande olieboorplatforms in de Golf van Mexico uitgerust met zonnepanelen en hebben ze geleidelijk de grote batterijen vervangen die voorheen werden gebruikt, met de voordelen van zuinigheid en bruikbaarheid.

Sinds 1983 begon de Amerikaanse kustwacht fotovoltaïsche energie te gebruiken voor de stroomvoorziening van de signaallichten en navigatieverlichting.Op dat moment bedroeg het Amerikaanse aandeel in de mondiale fotovoltaïsche markt ongeveer 21%, en de PV-markt was voornamelijk bedoeld voor stand-alone systeemoplossingen.

Sinds 1990 heeft de Zwitserse ingenieur Markus Real gesuggereerd dat het economisch zinvoller is om elk huis uit te rusten met een eigen fotovoltaïsch systeem, dat wil zeggen om de gedecentraliseerde energieconversie te ondersteunen.Hij installeerde 333 PV-systemen op het dak van 3 kW in individuele gebouwen in Zürich.

In 1991 lanceerde Duitsland het 1.000 Daken-programma, en de "Feed-in Law" maakte het voor nutsbedrijven verplicht om elektriciteit te betrekken van kleine hernieuwbare energiecentrales.Er werden Solon AG in Berlijn en een zonne-energiecentrale in Freiburg opgericht.

In 1994 en 1997 lanceerden Japan en de Verenigde Staten het Million Roof-programma.

In 2010 bedroeg het totale nominale vermogen van fotovoltaïsche systemen in Duitsland meer dan 10 gigawatt, en in 2015 bedroeg het nominale vermogen van fotovoltaïsche systemen wereldwijd 200 gigawatt.