Een korte geschiedenis van de wereldwijde ontwikkeling van fotovoltaïsche energie
Een historisch overzicht helpt ons de ontwikkeling van de fotovoltaïsche technologie te begrijpen. Hieronder, in chronologische volgorde, volgen de historische gebeurtenissen met betrekking tot de ontwikkeling van zonnecellen:
Sinds de ontdekking van het fotovoltaïsch effect (ook wel fotovoltaïsch fenomeen genoemd) in vloeistoffen door de Franse wetenschapper E. Becquerel in 1839, hebben zonnecellen een lange ontwikkelingsgeschiedenis van meer dan 160 jaar doorgemaakt.
Over het algemeen hebben zowel fundamenteel onderzoek als technologische vooruitgang een positieve rol gespeeld bij de ontwikkeling van zonnecellen. De succesvolle ontwikkeling van monokristallijne siliciumzonnecellen door drie wetenschappers van Bell Labs in de Verenigde Staten speelde een doorslaggevende rol in de praktische toepassing van zonnecellen. Dit markeerde een mijlpaal in de geschiedenis van de ontwikkeling van zonnecellen. Tot op heden zijn de basisstructuur en het mechanisme van zonnecellen ongewijzigd gebleven.
In 1877 onderzochten WG Adams en RE Day het fotovoltaïsche effect van selenium (Se) en creëerden de eerste seleniumzonnecel.
In 1883 beschreef de Amerikaanse uitvinder Charles Fritts het principe van de eerste seleniumzonnecel.
In 1904 ontdekte Hallwachs dat de combinatie van koper en koperoxide (Cu/Cu2O) lichtgevoelig is; de Duitse natuurkundige Albert Einstein publiceerde een artikel over het foto-elektrisch effect.
In 1918 ontwikkelde de Poolse wetenschapper Czochralski de Czochralski-methode voor het kweken van monokristallijn silicium.
In 1921 won de Duitse natuurkundige Albert Einstein de Nobelprijs voor natuurkunde voor zijn theorie uit 1904, waarin hij het foto-elektrisch effect verklaarde.
In 1930 bestudeerde B. Lang koperoxide-zonnecellen en publiceerde het artikel "Een nieuw type fotovoltaïsche cel." W. Schottky publiceerde het artikel "Een nieuw type fotovoltaïsche cel van koperoxide."
In 1932 ontdekten Audobert en Stora het fotovoltaïsche effect van cadmiumsulfide (CdS).
In 1933 publiceerde L.O. Grondahl het artikel "Koper-koperoxide gelijkrichters en fotocellen."
In 1941 ontdekte Orr het fotovoltaïsche effect op silicium.
In 1951 werden pn-overgangen ontwikkeld, waardoor zonnecellen van enkelkristallijn germanium gemaakt konden worden.
In 1953 voltooide Dr. Dan Trivich van de Wayne State University de eerste theoretische berekening van het fotovoltaïsche rendement van verschillende materialen met verschillende bandgapbreedtes op basis van zonne-energie.
In 1954 rapporteerden P. Rappaport en anderen bij RCA Laboratories over het fotovoltaïsche effect van cadmiumsulfide (RCA: Radio Corporation of America).
Onderzoekers DM Chapin, CS Fuller en GL Pearson van Bell Laboratories meldden de ontdekking van een zonnecel van monokristallijn silicium met een efficiëntie van 4,5%, die enkele maanden later opliep tot 6%.
In 1955 begon Western Electric met de verkoop van commerciële patenten voor silicium-fotovoltaïsche technologie. Er werd een internationale zonne-energieconferentie gehouden aan de Universiteit van Arizona. Hoffman Electronics lanceerde een commerciële zonnecel met een rendement van 2%, 14 mW per cel en een prijs van $ 25 per cel, wat overeenkomt met $ 1.785 per watt.
In 1956 publiceerden P. Pappaport, JJ Loferski en EG Linder een artikel getiteld "Electronic Current Effects in Germanium and Silicon pn Junctions."
In 1957 behaalde Hoffman Electronics een rendement van 8% voor zijn monokristallijne siliciumcel. DM Chapin, CS Fuller en GL Pearson ontvingen patenten voor hun "Solar Energy Conversion Device."
In 1958 ontwikkelde T. Mandelkorn van het Amerikaanse Signal Corps n/p-type monokristallijne silicium fotovoltaïsche cellen, die een hoge stralingsbestendigheid hebben en daardoor cruciaal zijn voor ruimtebatterijen. Hoffman Electronics behaalde een efficiëntie van 9% in monokristallijne siliciumcellen. De eerste satelliet met fotovoltaïsche cellen, Pioneer 1, werd gelanceerd. Deze was uitgerust met een fotovoltaïsche cel van 100 cm² met een vermogen van 0,1 W, die werd gebruikt om een reservemicrofoon van 5 mW van stroom te voorzien.
In 1959 bereikte Hoffman Electronics een commerciële efficiëntie van 10% voor monokristallijne siliciumcellen, waarbij de serieweerstand van de cellen aanzienlijk werd verlaagd door gebruik te maken van een roosterelektrode. De Explorer 6-satelliet werd gelanceerd, met een matrix van 9600 zonnecellen van elk 2 cm², goed voor een totaal vermogen van 20 W.
In 1960 bereikte Hoffman Electronics een efficiëntie van 14% in monokristallijne siliciumcellen.
In 1962 werd de eerste commerciële communicatiesatelliet, Telstar, gelanceerd, die gebruikmaakte van 14W-zonnecellen.
In 1962 werd de eerste commerciële communicatiesatelliet, Telstar, gelanceerd, die gebruikmaakte van 14W-zonnecellen.
In 1962 werd de eerste commerciële communicatiesatelliet, Telstar, gelanceerd, die gebruikmaakte van 14W-zonnecellen.
In 1963 produceerde Sharp Corporation met succes fotovoltaïsche celmodules; Japan installeerde een fotovoltaïsch paneel van 242 W op een vuurtoren, destijds de grootste ter wereld.
In 1964 werd het ruimteschip "Numberland" gelanceerd, uitgerust met een fotovoltaïsch paneel van 470 W.
In 1965 stelden Peter Glaser en AD Little het concept voor van een satellietzonne-energiecentrale.
In 1966 werd een grootschalig astronomisch observatorium gelanceerd, uitgerust met een fotovoltaïsch paneel van 1000 W.
In 1972 installeerden Franse onderzoekers een cadmiumsulfide-fotovoltaïsch systeem in een plattelandsschool in Niger om educatieve televisie van stroom te voorzien.
In 1973 bouwde de Universiteit van Delaware in de Verenigde Staten het eerste fotovoltaïsche huis ter wereld.
In 1974 lanceerde Japan het "Sunshine Project" voor fotovoltaïsche energieopwekking. Tyco Laboratories ontwikkelde het eerste EFG-kristallijne siliciumlint, 25 mm breed en 457 mm lang (EFG staat voor Edge Defined Film Fed-Growth).
In 1977 overschreed de wereldwijde productie van fotovoltaïsche cellen de 500 kW. DE Carlson en CR Wronski ontwikkelden, voortbouwend op het werk van WE Spear uit 1975 over de beheersing van de pn-overgang, 's werelds eerste zonnecel van amorf silicium (a-Si).
In 1979 bedroeg de wereldwijd geïnstalleerde capaciteit van zonnecellen 1 MW.
In 1980 was ARCO Solar de eerste fabrikant van fotovoltaïsche cellen die een jaarlijkse productiecapaciteit van 1 MW bereikte. Sanyo Electric was een pionier in het gebruik van amorfe siliciumcellen in een draagbare rekenmachine en voltooide vervolgens de massaproductie van amorfe siliciummodules en voerde buitentests uit.
In 1981 maakte een vliegtuig op zonne-energie, genaamd Solar Challenger, een succesvolle vlucht.
In 1982 overschreed de wereldwijde jaarlijkse productie van zonnecellen de 9,3 MW. In 1983 overschreed de wereldwijde jaarlijkse productie van zonnecellen de 21,3 MW. Een 1 kW fotovoltaïsche auto, de SolarTrek, doorkruiste Australië en legde in 20 dagen 4000 km af.
In 1984 werd een commerciële amorfe silicium zonnecelmodule met een oppervlakte van 929 cm2 geïntroduceerd.
In 1985 bereikte de prijs van monokristallijne siliciumzonnecellen 10 USD/W. Martin Green van de Universiteit van New South Wales, Australië, ontwikkelde een monokristallijne siliciumzonnecel met een rendement van 20%.
In juni 1986 bracht ARCO Solar de G-4000 uit, 's werelds eerste commerciële dunnefilmzonnecel "power module."
In november 1987 won de GM Sunraycer de Pentax World Solar Challenge, een race met zonne-energie aangedreven auto's. Deze race reed 3.100 km door Australië en had een gemiddelde snelheid van ongeveer 71 km/u.
In 1990 bedroeg de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen meer dan 46,5 MW.
In 1991 overschreed de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen de 55,3 MW; de nano-TiO2-zonnecel, ontwikkeld door de Zwitserse professor Gratzel, bereikte een efficiëntie van 7%.
In 1992 bedroeg de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen meer dan 57,9 MW.
In 1993 bedroeg de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen meer dan 60,1 MW.
In 1994 bedroeg de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen meer dan 69,4 MW.
In 1995 bedroeg de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen meer dan 77,7 MW. Het totale geïnstalleerde vermogen van fotovoltaïsche cellen bedroeg 500 MW.
In 1996 bedroeg de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen meer dan 88,6 MW.
In 1997 bedroeg de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen meer dan 125,8 MW.
In 1998 overschreed de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen de 151,7 MW. De productie van polykristallijne siliciumzonnecellen overtrof voor het eerst die van monokristallijne siliciumzonnecellen.
In 1999 overschreed de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen de 201,3 MW. MA Contreras et al. van het Amerikaanse National Research Laboratory (NREL) rapporteerden dat de efficiëntie van zonnecellen met koper-indium-tin (CIS) 18,8% bedroeg en dat amorfe siliciumzonnecellen een marktaandeel van 12,3% hadden.
In 2000 overschreed de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen de 399 MW. Wu X., Dhere RG, Aibin DS et al. rapporteerden dat de efficiëntie van cadmiumtelluride (CdTe) zonnecellen 16,4% bedroeg en dat de prijs van monokristallijne silicium zonnecellen ongeveer 3 USD/W bedroeg.
In 2002 overschreed de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen de 540 MW. De prijs van polykristallijne siliciumzonnecellen bedroeg ongeveer 2,2 USD/W.
In 2003 overschreed de jaarlijkse wereldwijde productie van zonnecellen de 760 MW. Fraunhofer ISE in Duitsland behaalde een rendement van 20% met zijn LFC (laser-fired-contact) kristallijne silicium zonnecellen.
In 2004 overschreed de wereldwijde jaarlijkse productie van zonnecellen de 1200 MW. Fraunhofer ISE in Duitsland rapporteerde een rendement van 20,3% voor polykristallijn silicium zonnecellen. Amorf silicium zonnecellen hadden een marktaandeel van 4,4%, een daling tot een derde van het niveau van 1999. CdTe was goed voor 1,1% en CIS voor 0,4%.
In 2005 bereikte de jaarlijkse productie van zonnecellen wereldwijd 1.759 MW.
