Histoire de l’énergie solaire : Qui a inventé les panneaux solaires ?
Histoire des panneaux solaire photovoltaïque
Les laboratoires Bell annoncent la 1ère batterie solaire en silicium
Le 25 avril 1954, les dirigeants de Bell ont présenté au public la « Bell Solar Cell » avec une exposition de cellules utilisant uniquement l’énergie solaire pour faire fonctionner une grande roue de 21 pouces. Il a également été souligné dans la presse à cette époque que les cellules solaires Bell reliées entre elles pouvaient fournir de l’énergie à raison de 50 watts par mètre carré tandis que la cellule atomique RCA ne fournissait qu’un millionième watt sur la même zone, une différence de 50 million. Les scientifiques des laboratoires Bell ont dévoilé la première cellule solaire moderne, utilisant un semi-conducteur au silicium pour convertir la lumière en électricité.Au début des années 1950, RS Ohl avait découvert que la lumière du soleil frappant une plaquette de silicium produirait un nombre étonnamment élevé d’électrons libres.
En 1954, GL Pearson, CS Fuller et DM Chapin ont créé un ensemble de plusieurs bandes de silicium (chacune de la taille d’une lame de rasoir), les ont placées à la lumière du soleil, ont capturé les électrons libres et les ont transformés en courant électrique.
Aujourd’hui, les cellules solaires des calculatrices, des téléphones d’urgence sur les autoroutes et des satellites peuvent convertir plus de 25 % de la lumière solaire qui les frappe en énergie utile.
Lorsque la cellule solaire a été inventée, elle a déclenché un changement dans la production d’énergie. Ce changement se répéterait sur des centaines d’années entre les mains de divers physiciens et ingénieurs. L’histoire de l’énergie solaire est une histoire fascinante d’innovation et de progrès.
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 JC Dans son état le plus primitif, l’énergie du soleil a été vénérée et utilisée presque aussi longtemps que l’homme a marché sur la terre.
Les solariums ont été inventés dans les temps anciens pour capter l’énergie solaire pour sa chaleur naturelle. Ces pièces généralement orientées au sud ont capté et concentré 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 aux navires en bois assiégeant de l’Empire romain. L’histoire raconte qu’il reflétait l’énergie lumineuse du soleil sur des boucliers de bronze, concentrant les rayons et attaquant l’ennemi avant qu’il ne touche terre.
Considérez-le comme une sorte d’ancien faisceau laser solaire. Que cela se soit réellement produit à l’époque d’Archimède ou non n’est pas vérifié. Mais cette expérience d’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 là en utilisant uniquement le légendaire bouclier de bronze et l’énergie de la lumière solaire.
La technologie des cellules solaires inventée
Plus tard en 1873, Willoughby Smith découvrit que le sélénium pouvait fonctionner comme photoconducteur.
À peine trois ans plus tard, en 1876, William Grylls Adams et Richard Evans Day appliquèrent au sélénium le principe photovoltaïque découvert par Becquerel. Ils ont noté qu’il pouvait, en fait, générer 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 a créé 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.
Sensibilisation et production de la technologie solaire
Albert Einstein avait un rôle à jouer pour attirer l’attention du monde sur l’énergie solaire et son potentiel. En 1905, Einstein a publié un article sur l’effet photoélectrique et sur la façon dont la lumière transporte l’énergie. Cela a généré plus d’attention et d’acceptation pour l’énergie solaire à plus grande échelle.
Le grand pas vers les cellules solaires comme celles utilisées dans les panneaux aujourd’hui est venu des travaux des Bell Labs en 1954. Trois scientifiques là-bas, Daryl Chapin, Calvin Fuller et Gerald Pearson, ont créé une cellule solaire plus pratique en utilisant du silicium.
Les avantages du silicium sont une meilleure efficacité et sa grande disponibilité en tant que ressource naturelle.
Au fur et à mesure que l’ère spatiale se développait, des panneaux solaires ont été utilisés pour alimenter diverses parties d’engins spatiaux à la fin des années 1950 et dans les années 1960. Le premier était le satellite Vanguard I en 1958, suivi de Vanguard II, Explorer III et Spoutnik-3.
En 1964, la NASA a lancé le satellite Nimbus, qui fonctionnait entièrement sur son réseau de panneaux solaires photovoltaïques de 470 watts. Il ne faudrait pas longtemps avant que le potentiel de l’énergie solaire ne se déplace de l’espace extra-atmosphérique vers les foyers et les entreprises de la planète Terre.
Les panneaux solaires comme alternative énergétique viable
Dans les années 1970, une pénurie de pétrole a fait prendre conscience de la dépendance des États-Unis vis-à-vis des ressources énergétiques étrangères. C’était une époque de forte inflation lorsque les Américains étaient économiquement pressés et que les pénuries de produits essentiels rendaient le besoin d’innovations plus évident.
C’est à cette époque que le président Jimmy Carter fit installer des panneaux solaires sur le toit de la Maison Blanche. Il s’agissait d’une déclaration visant à rendre l’énergie propre grâce au solaire plus tangible pour les gens et à sensibiliser les gens
Les avancées les plus importantes pour l’énergie solaire, tant en termes d’efficacité que de prix, ont peut-être été réalisées au cours des dernières années.
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 amené les premiers panneaux solaires à environ 1% d’efficacité et environ 300 $ par watt. Il en coûtait environ 2 à 3 dollars par watt pour produire de l’électricité à partir du charbon à l’époque.
Les cellules solaires au silicium de 1954 des Bell Labs fonctionnaient à environ 4% d’efficacité et ont ensuite atteint 11% d’efficacité. Une augmentation significative qui a permis d’alimenter un appareil électrique 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 14 % d’efficacité en 1960.
Ces mises à niveau d’efficacité ont aidé à pousser 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 a été réduit à environ 100 dollars le watt.
Exxon a financé les recherches du Dr Elliot Berman dans les années 1970, qui ont produit une cellule solaire moins chère et ont ramené le coût des panneaux solaires à environ 20 $ par watt.
Actuellement, les panneaux solaires pour les maisons ont une efficacité moyenne de 15 à 18 % et peuvent coûter aussi peu que 0,50 $ par watt.
Avec la longue histoire de la technologie solaire, il est à noter que le véritable changement radical pour le solaire s’est produit 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 qui se consacrent à l’énergie solaire en tant que principale source d’électricité propre et à faible coût pour tous.
Saviez-vous que c’est un Français, Antoine Becquerel qui en 1839 a découvert l’effet photovoltaïque ?
Son nom vous dit peut-être quelque-chose si vous avez lu le nom des savants sur le premier étage de la tour Eiffel. En effet, il est le 12e (sur 72), sur la face tournée vers l’Ouest. Il a également une rue à Paris portant son nom. En 1839, il découvre l’effet photovoltaïque en observant le comportement électrique des électrons dans un liquide.
Mais le premier brevet sera déposé par William Coblence, un physicien américain, en 1913, pour une cellule photovoltaïque qui convertit l’énergie solaire en énergie électrique. Malheureusement, il ne pourra jamais la faire fonctionner.
Ce n’est que trois ans plus tard que Robert Millikan produisit le premier de l’électricité avec une cellule solaire. Pendant les quarante années suivantes, peu de progrès ont été fait en matière d’énergie solaire car les cellules photovoltaïques avaient un trop mauvais rendement pour transformer la lumière du soleil en énergie.
1954-2000 : La conquête du photovoltaïque
En 1954, les laboratoires Bell annoncent la première cellule solaire avec une efficacité énergétique d’environ 6%, puis en 1958 elle atteint environ 9%. Vanguard I est le premier satellite alimenté en énergie par des panneaux photovoltaïques.
Ce n’est seulement qu’en 1980 que l’université de Delaware construit la première maison alimentée par des cellules photovoltaïques.
Durant les années 1960, l’usage du photovoltaïque pour les satellites se généralise. Embarqués à bord des lanceurs puis déployés en orbite autour de la terre, les panneaux photovoltaïques démontrent leur robustesse et leur fiabilité. À partir des années 1970, les panneaux photovoltaïques se développent sur des applications terrestres et maritimes. Ils permettent de fournir de l’énergie à des sites isolés qui ne sont pas desservis par un réseau électrique comme les balises en pleine mer ou les relais de télécommunication en plein désert. Les panneaux photovoltaïques sont utilisés dans les conditions les plus extrêmes. En mer, ils sont exposés aux tempêtes et à la corrosion saline. Dans les déserts, ils subissent des températures extrêmes et des cycles thermiques très exigeants avec des nuits très froides suivies de fortes chaleurs le jour.
Le premier bâtiment alimenté uniquement par l’énergie solaire voit le jour à Albuquerque au Nouveau Mexique en 1974. Ce qui semblait impensable est devenu une réalité : l’énergie solaire peut répondre à l’intégralité des besoins énergétiques d’un bâtiment.
2000-2012 : L’industrialisation du photovoltaïque
Ces incitations passent souvent par le principe du « tarif d’achat » : l’électricité produite par des panneaux photovoltaïques est achetée à un prix fixe et supérieur à celui du marché pendant une durée suffisante pour assurer la rentabilité de l’investissement. C’est le début du développement du solaire raccordé au réseau. En France, après un premier dispositif insuffisamment incitatif, les « tarifs d’achat » sont revalorisés en 2006 à un niveau qui permit le décollage du marché.
Les mécanismes d’incitation ont permis d’accélérer la croissance de l’industrie photovoltaïque. Le nombre de panneaux solaires en production dans le monde a été multiplié par 2500 entre 1996 et 2016. Cette croissance exponentielle du marché mondial a favorisé l’apparition de nouveaux fabricants et a conduit à des investissements massifs en recherche et développement. Ces efforts ont permis d’améliorer le rendement des panneaux et d’optimiser les procédés de fabrication. En parallèle, la taille moyenne des unités de fabrication de panneaux photovoltaïques a été multipliée par 1000. Les économies d’échelle obtenues ont été considérables. Cette phase intensive d’industrialisation a permis de diviser par 8 le coût de production des panneaux photovoltaïques entre 2000 et 2012.
Invention de la pile solaire
En 1954, trois chercheurs faisaient la démonstration d’une cellule solaire au silicium capable de convertir 6 % de l’énergie du soleil en électricité. Publicité Bell de l’époque. Les laboratoires Bell présentent un capteur solaire capable de transformer directement les rayons du Soleil en énergie électrique.
https://tonic-energy.com/page/4832_invention_du_photovoltaique.php
https://www.vivintsolar.com/learning-center/history-of-solar-energy
https://ethw.org/Milestones:First_Practical_Photovoltaic_Solar_Cell