Instalacja fotowoltaiczna nie posiada zbyt długiej historii, jest ona jednak bardzo interesująca. Obecnie trudno jest mówić o ekonomicznie opłacalnym użytkowaniu budynków bez użycia paneli słonecznych. Zapewniają nam one dostęp do wystarczającej ilości energii elektrycznej potrzebnej do zasilenia urządzeń w domach oraz firmach. Jak wyglądał pierwowzór modułu fotowoltaicznego?
Pierwsze próby opisania zjawiska
Początki badań nad zjawiskiem fotoelektrycznym rozpoczęto w XIX wieku. Wówczas wyjaśnienia zjawiska podjął się niemiecki fizyk Phillip Eduard Anton. Opublikowane w 1902 roku wyniki badań zostały zaprezentowane w pracy pod tytułem „Uber lichtelektrische Wirkung”. Praca badacza rzuciła zupełnie nowe światło na dotychczasową XIX – wieczną teorię falową światła. Fizyk wykazał, iż zjawisko fotoelektryczne nie występuje poniżej określonej częstotliwości fali świetlnej, określonej „częstotliwością progową”. Wskazał on także na brak zależności między uzyskaniem maksymalnej energii fotoelektronów, a natężeniem fali świetlnej. Kilka lat później bo już w 1905 roku otrzymał on Nagrodę Nobla ze względu na swoje osiągnięcie. Kolejnym badaczem, który podjął się próby wyjaśnienia tego zjawiska był Albert Einstein. W tym samym roku odkrył on mechanizm, który był zgodny z teorią Maxa Plancka. Zgodnie z nią światło emitowane w niestały sposób występuje w przestrzeni jako fala elektromagnetyczna. Według teorii Einsteina fotony (kwanty światła) występują w przestrzeni jako mikrofragmenty materii.
Alber Einstein wskazał w swej teorii na kontakt fotonu z elektronem obecnym w metalu. Zjawisko to miało generować możliwość wchłonięcia przez elektron fotonu. To z kolei powodowało przekazywanie energii fotonu elektronowi. Wyjaśnienie Einsteina było na tyle precyzyjne, że otrzymał on za swoje odkrycie Nagrodę Nobla w 1921 roku.
Polski akcent w produkcji fotowoltaiki
Jednym z interesujących wątków w całej historii instalacji fotowoltaicznych jest odkrycie Polaka Jana Czochralskiego. Ten polski inżynier chemii przez większość swojego życia prowadził badania naukowe i wynalazcze. Dzięki jego wytężonej pracy udało się w 1916 roku odkryć sposób pomiaru tempa krystalizacji metali. W 1918 roku Czochralski zaprezentował już metodę wytwarzania kryształów krzemu. To przełomowe odkrycie miało wpływ na cały sektor energetyczny. Nawet obecnie producenci fotowoltaiki z całego świata korzystają ze spuścizny polskiego inżyniera. Zanim technologia ta została wdrożona do użytku badacz zmarł. Jednak jego odkrycie dopiero rozpoczęło swoją drogę w przemyśle. Rok po śmierci inżyniera w 1954 roku zaprezentowano pierwszy moduł fotowoltaiczny. Jego wydajność nie powalała, producentom udało się uzyskać zaledwie 4-procentową skuteczność.
Cztery lata później wynik ten poprawiono ponad dwukrotnie. Możliwości fotowoltaiki zauważyli inżynierowie z NASA, gdzie zaczęto montować moduły PV do zasilenia satelitów. Szerokie zastosowanie fotowoltaiki nie było jednak możliwe ze względu na ogromne koszty produkcji. Na zmianę popularności ogniw PV trzeba było czekać do lat 70. XX wieku. Wówczas wykorzystano technologię umożliwiającą obniżenie kosztów produkcji. Fotowoltaikę zaczęto instalować na platformach wiertniczych, instalacjach zasilających sygnalizację kolejową.
Pierwszej skutecznej próby montażu paneli słonecznych dokonano w 1978 roku. Wówczas eksperci z NASA zainstalowali moduły PV w indiańskiej wiosce. Moment ten był przełomowy dla całej branży energetycznej. W latach 80. zeszłego stulecia popularność fotowoltaiki zaczęła lawinowo rosnąc. Przysłużyły się temu nowoczesne rozwiązania technologiczne, które obniżyły koszty produkcji oraz zwiększyły wydajność ogniw fotowoltaicznych. Z interesujących faktów na temat fotowoltaiki należy wymienić wydarzenie z 1981 roku. Wówczas samolot „Solar Challenger” wykonany przez wynalazcę z Wielkiej Brytanii pokonał odległość 262 km w powietrzu. Rok później zaprezentowano pojazd na bazie modułów słonecznych, który bez ładowania przejechał odległość 2 tys. mil. Te dwa zdarzenia zbiegły się w czasie z rozwojem wydajności ogniw. Już pod koniec lat 80. osiągnięto wydajność na poziomie 20%.
