2022-06-06
"La nascita del fotovoltaico
Nel 1839, AE Becquerel, uno scienziato francese di 19 anni, inserì lentamente due elettrodi di platino in una soluzione acida di cloruro d'argento nel laboratorio di suo padre.A sua insaputa, con questo esperimento “sbagliato” si stava lentamente aprendo la porta verso il mondo del fotovoltaico.Misurando la corrente che scorre tra questi elettrodi, scoprì che la corrente alla luce era leggermente superiore alla corrente al buio;chiamò questo fenomeno effetto fotovoltaico.Ciò che non aveva previsto era che la piccola fotocorrente osservata in questo esperimento avrebbe portato un grande cambiamento nell’uso dell’energia umana un secolo dopo.In onore della sua scoperta, l'effetto fotovoltaico è conosciuto anche come “effetto Becquerel”.
Dopo che gli esperimenti di Becquerel rimasero inattivi per 37 anni, lo scienziato britannico William Grills Adams e il suo studente Richard Evans Day scoprirono che il selenio produce elettricità quando esposto alla luce.Sebbene il selenio non potesse fornire l’energia elettrica necessaria per i componenti elettronici in uso all’epoca, ciò dimostrò che i metalli solidi potevano convertire direttamente la luce in elettricità.
Nel 1883, lo scienziato americano Charles Fritz depositò uno strato di elettrodo metallico al selenio su un foglio di germanio per realizzare la prima cella fotovoltaica.Anche se aveva un'efficienza di conversione di solo l'1% ed era estremamente costoso, Fritz era ambizioso: "Produce elettricità in modo continuo e costante, non solo alla luce del giorno, ma anche utilizzando la luce diffusa e persino quella fioca... Presto potremmo vedere il fotovoltaico pannelli in competizione con [le centrali elettriche a carbone]! " Sfortunatamente, la sua previsione non si è avverata.Aveva inviato una cella fotovoltaica alla Siemens, allora alla pari di Edison, che lodò la sua invenzione.Siemens credeva che la tecnologia fotovoltaica avesse un significato di vasta portata nella scienza, e anche Maxwell, il toro della fisica dell'epoca, era d'accordo, poiché aveva reso famoso in fisica il famoso "sistema di equazioni di Maxwell".Da allora, molti scienziati hanno iniziato a condurre ricerche di base sull’effetto fotoelettrico.Tuttavia, che si tratti di Siemens o Maxwell, non sono riusciti a svelare il segreto dietro il fotovoltaico.
Dopo 24 anni di questo mistero, una svolta fu finalmente raggiunta da un altro gigante della fisica, Albert Einstein, che nel 1907 fornì una spiegazione teorica dell'effetto fotoelettrico basata sulla sua ipotesi quantistica del fotone del 1905.Per questo gli fu assegnato il Premio Nobel per la fisica nel 1921. Tra il 1912 e il 1916, il fisico sperimentale americano Robert Andrews Milliken confermò mediante esperimenti la congettura di Einstein sull'effetto fotoelettrico e gli fu assegnato il Premio Nobel per la fisica nel 1923. Con il solido supporto In teoria, lo sviluppo del fotovoltaico ha cominciato a prendere la corsia di sorpasso.
Nel 1916, il chimico polacco Jan Czeklarski scoprì il processo di estrazione dei cristalli per purificare il silicio monocristallino e lo chiamò Metodo Czeklarski in suo onore.Questa tecnologia non ha cominciato ad essere applicata praticamente alla produzione di wafer nell'industria manifatturiera dei semiconduttori fino agli anni '50 e, con la crescente domanda di dispositivi a semiconduttori su larga scala, questo processo è in continua evoluzione.
La ruota della storia andò avanti di quasi altri 20 anni quando, nel 1934, gli scienziati iniziarono la ricerca sulle celle solari a film sottile e immaginarono di creare sistemi autosufficienti dal punto di vista energetico attraverso le celle solari.I dati sperimentali hanno dimostrato che l'efficienza della generazione di energia potrebbe essere migliorata drogando il materiale con impurità metalliche.
Nel 1940, l'esperto statunitense di semiconduttori Russell Orr creò la struttura di base della giunzione pn del diodo a stato solido, che gettò solide basi per l'invenzione e la produzione di celle solari, facendo avanzare notevolmente la generazione di energia fotovoltaica nel campo industriale.
Nel 1953, il fisico americano Daryl Chapin, Gerald Pearson e il chimico Calvin Sauser Fowler fabbricarono celle solari in silicio cristallino, ciascuna di circa 2 centimetri di dimensione, con un'efficienza produttiva di circa il 4%.Da allora, le celle solari si sono gradualmente fatte strada nell’industria.
Nell'industria
Il 17 marzo 1958, il secondo satellite artificiale statunitense utilizzò celle chimiche e fotovoltaiche, attraverso il lanciatore nello spazio.Questo piccolo satellite ha gettato le basi per l’uso delle celle solari, che da allora sono state gradualmente sviluppate per l’esplorazione spaziale.Il valore della vita prolungata del veicolo spaziale ottenuta grazie alle batterie supera di gran lunga l’alto costo di produzione delle celle solari.Inoltre, le celle solari sono diventate più economiche e meno rischiose rispetto ai generatori di radioisotopi.Oggi la maggior parte dei veicoli spaziali è dotata di celle solari e circa 1.000 satelliti nel mondo utilizzano il fotovoltaico per generare elettricità.Nello spazio le celle solari raggiungono una potenza di 220 Watt per metro quadrato.
Nel 1976, il governo australiano decise di gestire l'intera rete di telecomunicazioni nell'entroterra attraverso stazioni di celle fotovoltaiche.La realizzazione e la gestione delle centrali fotovoltaiche hanno avuto un tale successo da aumentare la fiducia nella tecnologia solare in tutto il mondo.
Dal 1980, piccole piattaforme petrolifere senza equipaggio nel Golfo del Messico sono state dotate di moduli solari e hanno gradualmente sostituito le grandi batterie precedentemente utilizzate con vantaggi di economia e praticità.
Dal 1983, la Guardia Costiera degli Stati Uniti ha iniziato a utilizzare il fotovoltaico per l'alimentazione delle luci di segnalazione e di navigazione.A quel tempo, la quota statunitense del mercato fotovoltaico globale era di circa il 21% e il mercato fotovoltaico riguardava principalmente soluzioni di sistemi autonomi.
Dal 1990 l'ingegnere svizzero Markus Real ritiene più sensato dal punto di vista economico dotare ogni casa di un proprio impianto fotovoltaico, cioè sostenere la conversione decentralizzata dell'energia.Ha installato 333 impianti fotovoltaici su tetto da 3 kW in singoli edifici a Zurigo.
Nel 1991, la Germania ha lanciato il programma 1.000 Roofs e la "Legge sull'energia elettrica" ha reso obbligatorio per le società di servizi pubblici ottenere elettricità da piccoli impianti di energia rinnovabile.Vengono fondati la Solon AG a Berlino e un impianto solare a Friburgo.
Nel 1994 e nel 1997, il Giappone e gli Stati Uniti hanno lanciato il programma Million Roof.
Nel 2010 la potenza nominale totale degli impianti fotovoltaici in Germania ha superato i 10 gigawatt e nel 2015 la potenza nominale degli impianti fotovoltaici in tutto il mondo ha raggiunto i 200 gigawatt.
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