Uma história de cem anos de tecnologia fotovoltaica! Quando começamos a usar energia solar?"

   "O nascimento da energia fotovoltaica
Em 1839, AE Becquerel, um cientista francês de 19 anos, inseriu lentamente dois eletrodos de platina em uma solução ácida de cloreto de prata no laboratório de seu pai.Sem que ele soubesse, a porta para o mundo da energia fotovoltaica estava se abrindo lentamente com esse experimento “errado”.Medindo a corrente que flui entre esses eletrodos, ele descobriu que a corrente na luz era ligeiramente maior que a corrente no escuro;ele chamou esse fenômeno de efeito fotovoltaico.O que ele não previu foi que a pequena fotocorrente que observou nesta experiência provocaria uma grande mudança no uso de energia humana um século depois.Em homenagem à sua descoberta, o efeito fotovoltaico também é conhecido como “efeito Becquerel”.

Depois que os experimentos de Becquerel ficaram inativos por 37 anos, o cientista britânico William Grills Adams e seu aluno Richard Evans Day descobriram que o selênio produz eletricidade quando exposto à luz.Embora o selênio não pudesse fornecer a energia elétrica necessária para os componentes eletrônicos em uso na época, isso provou que os metais sólidos podiam converter diretamente a luz em eletricidade.

Em 1883, o cientista americano Charles Fritz colocou uma camada de eletrodo metálico de selênio em uma folha de germânio para estabelecer a primeira célula fotovoltaica.Embora tivesse uma eficiência de conversão de apenas 1% e fosse extremamente caro, Fritz era ambicioso: "Ele produz eletricidade de forma contínua e constante, não apenas à luz do dia, mas também usando luz dispersa e até luz fraca... Em breve poderemos ver energia fotovoltaica painéis competindo com [usinas a carvão]!" Infelizmente, sua previsão não se concretizou.Ele havia enviado uma célula fotovoltaica para a Siemens, então no mesmo nível de Edison, que elogiou sua invenção.A Siemens acreditava que a tecnologia fotovoltaica tinha um significado de longo alcance na ciência, e Maxwell, o touro da física da época, também concordou, pois tornou o famoso "sistema de equações de Maxwell" famoso na física.Desde então, muitos cientistas começaram a realizar pesquisas básicas sobre o efeito fotoelétrico.No entanto, seja a Siemens ou a Maxwell, não foram capazes de desvendar o segredo por trás da energia fotovoltaica.

Após 24 anos deste mistério, um avanço foi finalmente alcançado por outro gigante da física, Albert Einstein, que em 1907 forneceu uma explicação teórica do efeito fotoelétrico com base na sua hipótese quântica do fóton, de 1905.Por isso, recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1921. entre 1912 e 1916, o físico experimental americano Robert Andrews Milliken confirmou a conjectura de Einstein sobre o efeito fotoelétrico por meio de experimentos e recebeu o Prêmio Nobel de Física em 1923. Com o sólido apoio da teoria, o desenvolvimento da energia fotovoltaica começou a entrar na via rápida.

Em 1916, o químico polonês Jan Czeklarski descobriu o processo de extração de cristais para purificar o silício monocristalino e deu-lhe o nome de Método Czeklarski.Esta tecnologia não começou a ser aplicada na prática à fabricação de wafers na indústria de semicondutores até a década de 1950 e, com a crescente demanda por dispositivos semicondutores em larga escala, esse processo está em constante evolução.

A roda da história avançou quase mais 20 anos quando, em 1934, os cientistas começaram a pesquisar células solares de película fina e imaginaram a criação de sistemas autossuficientes em energia através de células solares.Dados experimentais mostraram que a eficiência da geração de energia poderia ser melhorada dopando o material com impurezas metálicas.

Em 1940, o especialista em semicondutores dos EUA Russell Orr criou a estrutura básica da junção pn do diodo de estado sólido, que estabeleceu uma base sólida para a invenção e fabricação de células solares, avançando enormemente a geração de energia fotovoltaica para o campo industrial.

Em 1953, o físico americano Daryl Chapin, Gerald Pearson e o químico Calvin Sauser Fowler fabricaram células solares de silício cristalino, cada uma com cerca de 2 centímetros de tamanho, com uma eficiência de produção de cerca de 4%.Desde então, as células solares gradualmente entraram na indústria.

Na indústria

Em 17 de março de 1958, o segundo satélite artificial dos EUA utilizou células químicas e fotovoltaicas, através do lançador ao espaço.Este pequeno satélite lançou as bases para a utilização de células solares, que desde então têm sido gradualmente desenvolvidas para a exploração espacial.O valor da vida útil prolongada da espaçonave alcançada por meio de baterias supera em muito o alto custo da fabricação de células solares.Além disso, as células solares tornaram-se mais baratas e menos arriscadas do que os geradores de radioisótopos.Hoje, a maioria das naves espaciais está equipada com células solares e cerca de 1.000 satélites no mundo utilizam energia fotovoltaica para gerar eletricidade.No espaço, as células solares atingem uma produção de 220 watts por metro quadrado.

Em 1976, o governo australiano decidiu operar toda a rede de telecomunicações do outback através de estações de células fotovoltaicas.O estabelecimento e operação de centrais fotovoltaicas tiveram tanto sucesso que aumentaram a confiança na tecnologia solar em todo o mundo.

Desde 1980, pequenas plataformas de perfuração de petróleo não tripuladas no Golfo do México foram equipadas com módulos solares e substituíram gradativamente as grandes baterias anteriormente utilizadas com as vantagens de economia e praticidade.

Desde 1983, a Guarda Costeira dos EUA começou a usar energia fotovoltaica para fornecer energia às luzes de sinalização e às luzes de navegação.Neste momento, a participação dos EUA no mercado fotovoltaico global era de cerca de 21%, e o mercado fotovoltaico era principalmente para soluções de sistemas independentes.

Desde 1990, o engenheiro suíço Markus Real tem sugerido que faz mais sentido do ponto de vista económico equipar cada casa com o seu próprio sistema fotovoltaico, ou seja, para apoiar a conversão descentralizada de energia.Ele instalou 333 sistemas fotovoltaicos em telhados de 3 kW em edifícios individuais em Zurique.

Em 1991, a Alemanha lançou o programa 1.000 Telhados, e a “Lei Feed-in” tornou obrigatória para as empresas de serviços públicos a obtenção de electricidade a partir de pequenas centrais de energia renovável.Solon AG em Berlim e uma usina solar em Freiburg foram estabelecidas.

Em 1994 e 1997, o Japão e os Estados Unidos lançaram o Programa Million Roof.

Em 2010, a potência nominal total dos sistemas fotovoltaicos na Alemanha excedeu 10 gigawatts e, em 2015, a potência nominal dos sistemas fotovoltaicos em todo o mundo atingiu 200 gigawatts.