EVOLUZIONE DELLE CELLE SOLARI

EVOLUZIONE DELLE CELLE SOLARI

14 Giugno 2019 Off Di nestor

Se sei interessato all’energia solare e non hai molte informazioni su come è nata l’energia fotovoltaica, le fasi del suo sviluppo fino ad oggi ti daranno informazioni  sull’evoluzione delle celle solari

EVOLUZIONE DELLE CELLE SOLARE

In teoria, l’energia solare era utilizzata dagli uomini già nel VII secolo aC. C., quando la storia ci dice che gli esseri umani usavano la luce del sole per accendere fuochi con materiali di lente d’ingrandimento. Un altro dei primi usi di energia solare che è ancora molto popolare oggi è il concetto di un solarium o luci del patio negli edifici.

Questi spazi abitativi utilizzavano finestre massicce per dirigere la luce del sole in un’area concentrata per catturare il calore del sole durante i freddi mesi invernali.

Tra la fine del 1700 e il 1800, ricercatori e scienziati riuscirono a sfruttare la luce solare per alimentare i forni durante i lunghi viaggi. Hanno anche sfruttato l’energia del sole per produrre barche a vapore alimentate da energia solare.

È chiaro che il concetto di manipolare il potere del sole è stata una pratica comune nel corso della storia. Tuttavia, c’è qualche discussione su quando esattamente sono stati creati e chi dovrebbe essere accreditato per l’invenzione poiché lo sviluppo della tecnologia dei pannelli solari è stato iterativo e ha ricevuto diversi contributi da diversi scienziati.

Vediamo qui una  cronologia  delle scoperte e delle invenzioni che hanno portato alla sua creazione:

Turbina a energia solare di Mouchot esposta all’esposizione internazionale di Parigi del 1878


1839: l’effetto fotovoltaico è scoperto

Lo scienziato francese Edmond Becquerel ha stabilito che la luce potrebbe aumentare la generazione di elettricità quando due elettrodi metallici sono stati collocati in una soluzione conduttiva. Questo anticipo è stato definito come “effetto fotovoltaico”.

1873-1876: viene scoperta la fotoconduttività del selenio


Nel 1873, l’ingegnere elettrico inglese Willoughby Smith scoprì che il selenio ha un potenziale fotoconduttivo, il che significa che diventa elettricamente conduttivo quando assorbe la luce.

Tre anni dopo, questa scoperta ha portato William Grylls Adams e Richard Evans Day alla conclusione che il selenio crea elettricità se esposto alla luce solare senza calore o parti in movimento che possono essere facilmente decomposti.

Questa scoperta ha dimostrato che l’energia solare è stata facile da raccogliere e mantenere, richiedendo meno pezzi rispetto ad altre fonti di energia, come le centrali a carbone.

1883: viene creata la prima cella solare


L’inventore di New York  Charles Fritts ha  prodotto le prime celle solari che coprivano il selenio con un sottile strato d’oro, motivo per cui alcuni storici attribuiscono a Fritts l’invenzione delle celle solari. Questa cella ha raggiunto un tasso di conversione dell’energia dell’1-2%. Le celle solari più moderne funzionano con un’efficienza del 15-20%.

1887: si osserva l’effetto fotoelettrico


Il fisico tedesco Heinrich Hertz per primo ha osservato l’effetto fotoelettrico, in cui la luce viene utilizzata per rilasciare elettroni da una superficie solida (solitamente metallo) per creare energia. Contrariamente ai risultati attesi,

Hertz ha scoperto che questo processo produce più energia se esposto alla luce ultravioletta, piuttosto che una luce visibile più intensa. Albert Einstein in  seguito ha ricevuto il premio Nobel per spiegare meglio l’effetto. Le moderne celle solari dipendono dall’effetto fotoelettrico per convertire la luce solare in energia.

1953-1956: le celle solari al silicio sono prodotte commercialmente


Daryl Chapin, Calvin Fuller e Gerald Pearson, fisici dei Bell Labs, hanno scoperto che il silicio è più efficiente del selenio, creando la prima cella solare pratica – ora con un’efficienza del 6%.

Questa scoperta ha portato alla creazione di celle solari in grado di alimentare apparecchiature elettriche. Nel 1956, Western Electric iniziò a vendere licenze commerciali per le sue tecnologie fotovoltaiche al silicio, ma i costi proibitivi delle celle solari al silicio ne impedirono la commercializzazione su larga scala.

Molti sostengono che questo evento segna la vera invenzione della tecnologia fotovoltaica, in quanto è stato il primo caso di una tecnologia solare che potrebbe effettivamente alimentare un dispositivo elettrico per diverse ore al giorno.

Immagine del satellite Vanguard I in orbita

1958: l’energia solare viene utilizzata nello spazio


Dopo anni di esperimenti per migliorare l’efficienza e la commercializzazione dell’energia solare, l’energia solare ha ottenuto supporto quando il governo l’ha utilizzata per alimentare le attrezzature di esplorazione spaziale.

Il primo satellite alimentato dall’energia solare,  Vanguard 1 , ha percorso più di 197.000 giri attorno alla Terra nei 50 anni in cui è stato in orbita. Questa applicazione ha aperto la strada a ulteriori ricerche al fine di ridurre i costi e aumentare la produzione.

Anni ’70: la ricerca riduce i costi


Con l’aumento dei prezzi del petrolio negli anni ’70, la domanda di energia solare è aumentata. Exxon Corporation ha finanziato la ricerca per creare celle solari fatte di silicio di qualità inferiore e materiali più economici, portando i costi da $ 100 per watt a soli $ 20 o $ 40 per watt.

Il governo federale degli Stati Uniti ha anche approvato diverse leggi e iniziative favorevoli all’energia solare e ha creato il National Renewable Energy Laboratory ( NREL ) nel 1977.

 

Pannello solare fotovoltaico di Bells Laboratories utilizzato in un primo test nel 1955 ad Americus, in Georgia

1982: vengono creati i primi parchi solari


Arco Solar ha costruito il primo parco solare – fondamentalmente una centrale solare – a Hesperia, in California, nel 1982. Questo parco ha generato 1 megawatt, ovvero 1.000 kilowatt all’ora, mentre funzionava a pieno regime. Questo potrebbe alimentare una lampadina da 100 kilowatt per 10 ore.

Nel 1983, Arco Solar costruì un secondo parco solare a Carrizo Plains, in California. A quel tempo, era la più grande collezione di pannelli solari al mondo, con 100.000 pannelli fotovoltaici che generano 5,2 megawatt a piena capacità.

Sebbene queste piante cadessero in disordine con il ritorno del petrolio alla popolarità, hanno dimostrato il potenziale per la produzione di energia solare commerciale.

1995: pannelli solari retraibili RV

La ricerca solare ha continuato a espandersi in altre industrie commerciali: Thomas Faludy ha brevettato nel 1995 una tenda a scomparsa con celle solari integrate.

Questa è stata una delle prime volte in cui le celle solari sono state utilizzate nei veicoli ricreativi. Oggi, questa funzione è un modo popolare per nutrire i veicoli ricreativi.

1994-1999: la conversione del fotovoltaico raggiunge nuovi livelli

Nel 1994, NREL ha sviluppato una nuova cella solare da fosfuro di indio e gallio arseniuro che ha superato il 30% di efficienza di conversione. Alla fine del secolo, il laboratorio ha creato celle solari a film sottile che convertivano il 32% della luce solare che raccoglieva in energia utilizzabile.

Pannello solare retrattile utilizzato in tende o caricatori di piccoli dispositivi elettronici

 

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2005: i pannelli solari fai-da-te diventano popolari

Con l’aumento della tecnologia e dell’efficienza delle celle solari, l’energia solare residenziale stava diventando più popolare. I pannelli solari fai-da-te hanno iniziato a raggiungere il mercato nel 2005 e sono diventati più frequenti ogni anno. Oggi ci sono molti modi per realizzare i tuoi pannelli solari, dall’assemblaggio di un kit di pannelli solari alla pianificazione di un pannello solare.

Anche le celle solari sottili come carta possono ora essere fabbricate con una stampante industriale. Hanno un’efficienza di conversione energetica del 20% e una singola striscia può produrre fino a 50 watt per metro quadrato.

Questa è una grande notizia per gli 1,3 miliardi di persone nei paesi in via di sviluppo, dal momento che le strisce sono flessibili e poco costose da produrre.

2016: energia solare scoperta senza sole

Un gruppo di ricerca dell’Università della California, Berkeley e l’Australian National University hanno scoperto nuove proprietà dei nanomateriali.

Una di queste proprietà è chiamata dispersione iperbolica magnetica, il che significa che il materiale brilla quando viene riscaldato. Se combinato con celle termofotovoltaiche, potrebbe convertire il calore in elettricità senza la necessità di luce solare.

In breve, l’energia solare ha fatto molta strada negli ultimi 200 anni, dall’osservazione delle proprietà della luce alla ricerca di nuovi modi per convertirla in energia. Ma anche se l’energia solare è stata perfezionata nel corso degli anni, la tecnologia di base è la stessa.

Ciò che è cambiato è il suo attuale costo competitivo rispetto all’energia convenzionale. E la cosa migliore è che questa tecnologia non mostra segni di rallentamento – semmai, sta avanzando a un ritmo senza precedenti. Adesso tocca a te decidere se l’energia solare e i suoi benefici sono giusti per te.