Historia fotowoltaiki

Alexandre Edmond Becquerel odkrywa fizyczne zjawisko konwersji światła i energii elektrycznej (tzw. efekt fotowoltaiczny). Eksperymentując z elektrodami metalowymi i elektrolitem zauważył, że przewodnictwo rośnie wraz z podświetleniem, a co za tym idzie, że niektóre materiały wytwarzają niewielkie ilości prądu elektrycznego po wystawieniu na działanie światła.

William Grylls Adams oraz jego uczeń, Richard Evans Day, odkryli, że impuls elektryczny może być wytwarzany podczas ekspozycji na światło materiałów z selenu. Selenowe ogniwa słoneczne nie potrafiły przekształcić wystarczającej ilości promieni słonecznych do zasilania urządzeń elektrycznych ale udowodniło to, że stały materiał może zmienić światło w prąd elektryczny bez ciepła lub jakiegokolwiek ruchu.

Philipp von Lenard odkrywa zależność między energią emitowanych elektronów a intensywnością światła padającego na powierzchnię. Lenard ustalił, że natężenie fotoprądu zależy od natężenia padającego światła, energia elektronów jest natomiast od tegoż natężenia niezależna co było wynikiem sprzecznym z teorią klasycznej elektrodynamiki.

Wilhelm Hallwachs odkrywa że złącze miedzi i tlenku miedzi jest światłoczułe.

Albert Einstein podał wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego wykorzystując hipotezę kwantów Plancka. Uznał, że energia jest przekazywana elektronom w postaci porcji (kwantów energii). Według niego światło to strumień cząstek - fotonów, z których każdy niesie ściśle określoną porcję energii - kwant energii. Foton oddziałując z elektronem znajdującym się na powierzchni płytki metalowej, przekazuje mu całą swą energię. W przypadku, gdy energia wiązania elektronu W równa pracy, jaką należy wykonać, by wyrwać elektron z powierzchni płytki, jest większa od energii fotonu - zjawisko nie zajdzie, jednak gdy energia fotonu stanie się większa niż praca wyjścia W, elektron zostaje wyrwany z powierzchni płytki.

William J. Bailley opatentował kolektor słoneczny do podgrzewania wody. Nie był on jednak używany do wytwarzania prądu elektrycznego. Był on jednym z pierwszych urządzeń, które pokazywały praktyczne wykorzystanie energii słonecznej.

Robert Millikan przedstawia doświadczalny dowód zachodzenia zjawiska fotoelektrycznego.

Jan Czochralski opracował metodę wytwarzania monokryształów metali oraz ich stopów. Stała się ona jedną z najpowszechniejszych metod do produkcji np. monokryształów krzemu.

Albert Einstein otrzymuje Nagrodę Nobla z wyjaśnienie efektu fotoelektrycznego.

Audobert and Stora odkrywają efekt fotowoltaiczny w selenku kadmu.  Selenek kadmu jest czuły na promieniowanie elektromagnetyczne, którego maksimum przypada na długość fali przy 730 nm (światło podczerwone). Właściwość ta pozwala stosować go do produkcji fotorezystorów, fototranzystorów, elementów optoelektronicznych, detektorów promieniowania podczerwonego, sensorów optycznych czy ogniw fotowoltaicznych.

Amerykańscy naukowcy z Bell Labs, Pearson, Chapin i Fuller skonstruowali ogniwo słoneczne o sprawności 4%. W krótkim czasie udało im się powiększyć sprawność urządzenia do 6%. Daryl Chapin zajmował się selenowymi ogniwami słonecznymi. Podczas eksperymentów z selenem nie mógł przekroczyć 1% sprawności ogniwa. Calvin Fuller i Gerald Pearson zajmowali się projektami związanymi z tranzystorami krzemowymi. Podczas jednego z eksperymentów zauważyli, ze tranzystor pod wpływam światła wytwarza prąd elektryczny. W 1954 roku w trójkę zaprezentowali ogniwo słoneczne które zasilało wiatrak zabawkę i radio. Ogniwo osiągało maksymalną sprawność 6%, co powodowało, ze jego masowa produkcja nie była opłacalna.

Hoffman Electronics zbudowało ogniwo słoneczne o sprawności 9%. W tym samym roku panele słoneczne zastosowano w satelicie Vanguard I. Kolejne projekty kosmiczne Explorer czy radziecki Sputnik wykorzystywały ogniwa słoneczne do zasilania części urządzeń pokładowych (np. radia).

Satelita Explorer 6 jest zasilana ogniwami słonecznymi – bateria słoneczna była zbudowana z 9600 komórek, każda o wielkości 1 na 2 cm.

Hoffman Electronics buduje ogniwa fotowoltaiczne o sprawności 14%.

Firma Bell Telephone Laboratories umieszcza na orbicie ziemskiej pierwszego satelitę telekomunikacyjnego Telstar 1. Jest on zasilany panelami słonecznymi umieszczonymi na całej jego powierzchni i wytwarzającymi 14 W mocy.

Sharp Corporation instaluje na latarni morskiej w Japonii macierz paneli słonecznych dostarczających 242 W mocy.

NASA umieszcza na orbicie ziemskiej satelitę meteorologicznego Nimbus 1. System był zasilany poprzez 2 panele słoneczne, każdy z nich zawierał 10,5 tys. ogniw, wytwarzających łączną moc około 470 W.

Ogniwa fotowoltaiczne wykonane z siarczku kadmu zostało wykorzystane do zasilania odbiornika telewizyjnego w wiejskiej szkole w Gondel (Nigeria) W przeciągu kolejnych 4 lata Francja instaluje kolejne 123 odbiorniki telewizyjne wraz ogniwami słonecznymi, wykorzystywane do celów edukacyjnych.

Na początku lat 70-tych cena ogniw słonecznych spada ze 100 $ za wat, do 20 $ za wat. Ogniwa słoneczne zaczynają być wykorzystywane do zasilania świateł nawigacyjnych na morzu, platformach naftowych, czy lamp ostrzegawczych na przejazdach kolejowych.

NASA's Lewis Research Center instaluje 3,5 kW system ogniw słonecznych zasilający wioskę indiańską Papago w Arizonie. System zasila 15 domów mieszkalnych (domy oraz popy wodne) do roku 1983, gdy tere ten zostaje podłączony do linii energetycznej.

Paul MacCready buduje samolot napędzany energią słoneczną. Zasilanie zapewniało mu 16000 ogniw słonecznych umieszczonych na skrzydłach i generujących 3 000 wat mocy. W tym samym roku przelatuje on 262 km trasy z Francji do Wielkiej Brytanii nad kanałem La Manche.

W Australii powstaje pierwszy samochód napędzany ogniwami słonecznymi. Pokonał on w 20 dni trasę 2800 mil pomiędzy Perth a Sydney.

W Kramer Junction, stan Kalifornia powstaje wielka elektrownia słoneczna. Wykorzystuje energię słońca do podgrzewania wody poprzez system luster skupiających promienie słoneczne. Para wytworzona z gorącej wody napędza tradycyjne generatory prądu, wytwarzające moc 354 MW.

Naukowcy z University of South Florida wytwarzają ogniwo fotowoltaiczne o sprawności 15,9 %. Zostaje przełamana bariera 15% sprawności ogniw.

Aamolot Pathfinder napędzany energia słoneczną osiąga rekordową wysokość lotu – 80 000 stóp (około 26 000 metrów).

W Nowym Jorku zostaje oddany do użytku budynek 4 Times Square. Pomiędzy 37 a 43 piętrem na ścianie południowej i zachodniej elewację stanowią ogniwa fotowoltaiczne zasilające budynek w energię elektryczna.

Niemieccy ekolodzy i organizacja Eurosolar otrzymują rządowe fundusze na program „10 000 Słonecznych dachów”. Rozpoczyna się masowa produkcja paneli fotowoltaicznych.