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Les progrès historiques dans la production d’électricité à partir du soleil : un peu d’histoire

L’énergie solaire devient une source d’énergie alternative par opposition à la combustion de combustibles fossiles. C’est pourquoi de plus en plus de gens installent des panneaux solaires pour alimenter leurs maisons, leurs infrastructures publiques, leurs installations d’entreprise et récemment, les voitures hybrides. Exploiter l’énergie solaire est moins susceptible de polluer l’environnement car aucune combustion n’est nécessaire pour alimenter les appareils électriques dont les gens dépendent pour un usage quotidien. L’énergie solaire est une énergie renouvelable importante, voici un aperçu de son évolution.

Progrès historiques dans la production d’électricité à partir du soleil

L’électricité solaire est simplement de l’énergie produite en exploitant le soleil. Cela se présente sous de nombreuses formes, notamment la production d’électricité via des panneaux, le chauffage domestique via des systèmes passifs et des paquets mobiles pour alimenter des appareils tels que des ordinateurs portables et des véhicules récréatifs pour ne citer que quelques plates-formes.

Historiquement, la lumière du soleil a été utilisée par l’humanité pour produire de la chaleur depuis que nous avons construit des structures pour la première fois. Sans électricité, l’humanité a rapidement appris à orienter les structures pour capter la chaleur du soleil pendant la journée et la stocker dans des matériaux en céramique ou en boue, tout comme un parking à toit noir irradie de la chaleur après le coucher du soleil. Les premières structures grecques montrent une utilisation particulière de cette stratégie solaire, tout comme les structures égyptiennes.

La production d’électricité à partir de la lumière du soleil est un phénomène beaucoup plus récent. En 1901, Nicolas Tesla est le premier à recevoir un brevet lié à l’électricité solaire, mais il l’appelle chauffage radiant. Il a cherché un brevet pour une machine pour capturer la chaleur radiante, mais rien de grand est venu de l’invention.

En 1904, un physicien alors inconnu nommé Albert Einstein a publié un article sur la production potentielle d’électricité à partir de la lumière du soleil. En 1913, William Coblentz a reçu le premier brevet pour une cellule solaire, mais il n’a jamais pu la faire fonctionner. En 1916, Robert Millikan fut le premier à produire de l’électricité avec la cellule. Au cours des quarante années suivantes, personne n’a fait beaucoup de progrès parce que les cellules étaient très inefficaces pour convertir la lumière du soleil en énergie.

Dans les années 1950, Bell Labs s’est impliqué avec la NASA. Bell a été chargé de créer une plate-forme solaire pour alimenter les vaisseaux spatiaux une fois qu’ils étaient en orbite. L’industrie solaire ne serait plus jamais la même.

Gerald L. Pearson, Daryl M. Chapin et Calvin S. Fuller ont commencé à rechercher différents domaines liés à l’énergie solaire, mais pas aux parties actives du projet de la NASA. Par chance, ils se rencontrent et échangent des idées. Bien que leurs projets individuels aient été des échecs, leurs efforts combinés produisent une cellule beaucoup plus efficace utilisant du silicium cristallisé pour convertir la lumière du soleil en électricité. Le taux d’efficacité des cellules était d’environ 6%, une nette amélioration par rapport à la technologie précédente. En 1958, la NASA a lancé le vaisseau spatial Vanguard, alimenté par des panneaux solaires.

Au cours des années suivantes, la technologie solaire s’est développée à pas de géant. Les panneaux solaires d’aujourd’hui ont environ 15% d’efficacité, mais sont aussi beaucoup plus petits qu’ils ne l’étaient auparavant. Plus important encore, les entreprises abandonnent la plate-forme de panneaux et proposent de nouveaux produits incroyables. Les premiers sont des bardeaux qui ressemblent exactement aux bardeaux de toiture ordinaires et fonctionnent comme tels. La nanotechnologie offre également des possibilités étonnantes avec les points quantiques, qui sont essentiellement des panneaux solaires au niveau quantique. Finalement, ces points seront incorporés dans des choses telles que la peinture. Oui, la peinture sur les murs des bâtiments et des maisons produira également à court ou à long terme toute l’électricité nécessaire aux structures.

L’homme utilise la puissance du soleil pour se chauffer depuis très longtemps. Ce n’est que maintenant que nous commençons à maîtriser la technologie pour la transformer en grandes quantités d’électricité.

Qui a inventé les panneaux solaires ?

L’énergie solaire n’est en fait rien de nouveau. Les gens ont utilisé l’énergie solaire dès le 7ème siècle avant notre ère. Dans son état le plus primitif, l’énergie du soleil est vénérée et utilisée presque depuis aussi longtemps que l’homme marche sur la terre.

Les premières utilisations de l’énergie solaire ont consisté à concentrer l’énergie du soleil à l’aide d’une loupe pour allumer des feux pour cuisiner. Au 3ème siècle avant notre ère, les Grecs et les Romains faisaient rebondir la lumière du soleil sur des “miroirs brûlants” pour allumer des torches sacrées pour les cérémonies religieuses.

Les solariums ont été inventés dans les temps anciens pour capter l’énergie solaire pour sa chaleur naturelle. Ces chambres généralement orientées au sud captaient et concentraient la lumière du soleil des célèbres bains publics romains aux adobes amérindiens, et sont toujours populaires aujourd’hui dans de nombreuses maisons modernes.

Une légende de l’histoire solaire grecque est celle du scientifique Archimède mettant le feu à l’assiégeant : des navires en bois de l’Empire romain. L’histoire raconte qu’il a réfléchi l’énergie lumineuse du soleil sur des boucliers en bronze, concentrant les rayons et attaquant l’ennemi avant qu’il ne touche la terre. Considérez-le comme une sorte d’ancien faisceau laser solaire. Que cela se soit réellement passé à l’époque d’Archimède ou non n’est pas vérifié. Mais cette expérience de l’énergie solaire a été testée par la marine grecque dans les années 1970. Ils ont mis le feu à un navire d’essai en bois à 50 mètres de distance en n’utilisant rien d’autre que le légendaire bouclier de bronze et l’énergie solaire.

La technologie des cellules solaires est inventée

En 1839, le physicien français Edmond Becquerel découvrit l’effet photovoltaïque en expérimentant une cellule constituée d’électrodes métalliques dans une solution conductrice. Il nota que la cellule produisait plus d’électricité lorsqu’elle était exposée à la lumière. Plus tard en 1873, Willoughby Smith a découvert que le sélénium pouvait fonctionner comme un photoconducteur.

À peine trois ans plus tard, en 1876, William Grylls Adams et Richard Evans Day appliquèrent le principe photovoltaïque découvert par Becquerel au sélénium. Ils ont noté qu’il pouvait, en fait, produire de l’électricité lorsqu’il était exposé à la lumière.

Près de 50 ans après la découverte de l’effet photovoltaïque, en 1883, l’inventeur américain Charles Fritz créa la première cellule solaire au sélénium fonctionnelle. Bien que nous utilisions du silicium dans les cellules des panneaux solaires modernes, cette cellule solaire était un précurseur majeur de la technologie utilisée aujourd’hui.

D’une certaine manière, de nombreux physiciens ont joué un rôle dans l’invention des cellules solaires. Becquerel est attribué à la découverte du potentiel de l’effet photovoltaïque, et Fritz à la création de l’ancêtre de toutes les cellules solaires.

Efficacité et prix des panneaux solaires au fil des ans

Les améliorations des cellules solaires basées sur la découverte initiale par Becquerel de l’effet photovoltaïque ont permis aux premiers panneaux solaires d’atteindre un rendement d’environ 1% et environ 300 $ par watt. La production d’électricité à partir du charbon coûtait alors entre 2 et 3 dollars le watt.

Les cellules solaires au silicium de Bell Labs de 1954 fonctionnaient à environ 4% d’efficacité et ont ensuite atteint 11% d’efficacité. Il s’agit d’une augmentation significative qui a permis d’alimenter un appareil pendant plusieurs heures pour la première fois de l’histoire.

Puis en 1959, Hoffman Electronics a atteint une efficacité de 10%. Peu de temps après, ils ont battu leur propre record avec une efficacité de 14% en 1960.

Ces améliorations ont contribué à intégrer les panneaux solaires dans le programme spatial. L’utilisation de panneaux solaires dans le programme spatial au cours des années 1960 a augmenté la production et lentement le prix est tombé à environ 100 $ le watt.

Exxon a financé la recherche du Dr Elliot Berman dans les années 1970, qui a produit une cellule solaire moins chère et a ramené le coût des panneaux solaires à environ 20 $ le watt.

Actuellement, les panneaux solaires pour la maison ont une efficacité moyenne entre 15 et 18% et peuvent coûter aussi peu que 0,50 $ le watt.

Avec la longue histoire de la technologie solaire, il est remarquable que le véritable changement radical pour le solaire ait eu lieu au cours des dernières décennies. Depuis les années 1980, le coût des panneaux solaires a chuté de 10% par an en moyenne.

Ces améliorations de la technologie solaire et la réduction des coûts sont dues aux scientifiques et aux ingénieurs dédiés au solaire en tant que principale source d’électricité propre et à faible coût pour tous.