Cronología de las células solares

Parte de la historia de la energía y la tecnología.

En el siglo XIX, se observó que la luz solar que incide sobre ciertos materiales genera una corriente eléctrica detectable: el efecto fotoeléctrico . Este descubrimiento sentó las bases de las células solares . Las células solares se han utilizado en muchas aplicaciones. Históricamente se han utilizado en situaciones en las que la energía eléctrica de la red no estaba disponible.

Cuando se presentó el invento, las células solares se convirtieron en un uso destacado para la generación de energía para satélites. Los satélites orbitan la Tierra, lo que convierte a las células solares en una fuente destacada de generación de energía a través de la luz solar que incide sobre ellas. Las células solares se utilizan comúnmente en los satélites en la actualidad.

1800

Edmond Becquerel creó la primera célula fotovoltaica del mundo a los 19 años en 1839.

• 1839: Edmond Becquerel observa el efecto fotovoltaico mediante un electrodo en una solución conductora expuesta a la luz. ^{[1] [2]}
• 1873: Willoughby Smith descubre que el selenio muestra fotoconductividad . ^[3]
• 1874: James Clerk Maxwell le escribe a su colega matemático Peter Tait sobre su observación de que la luz afecta la conductividad del selenio. ^[4]
• 1877: William Grylls Adams y Richard Evans Day observaron el efecto fotovoltaico en el selenio solidificado y publicaron un artículo sobre la celda de selenio. 'La acción de la luz sobre el selenio', en "Proceedings of the Royal Society, A25, 113.
• 1883: Charles Fritts desarrolla una célula solar que utiliza selenio sobre una fina capa de oro para formar un dispositivo que ofrece menos del 1% de eficiencia. ^[5]
• 1887 - Heinrich Hertz investiga la fotoconductividad de la luz ultravioleta y descubre el efecto fotoeléctrico.
• 1887: James Moser informa sobre una célula fotoelectroquímica sensibilizada con tinte .
• 1888: Edward Weston recibe la patente US389124, " Célula solar ", y US389125, " Célula solar ".
• 1888-1891: Aleksandr Stoletov crea la primera célula solar basada en el efecto fotoeléctrico exterior.
• 1894: Melvin Severy recibe la patente US527377, " Célula solar ", y US527379, " Célula solar ".
• 1897: Harry Reagan recibe la patente US588177, " Célula solar ".
• 1899: Weston Bowser recibe la patente US598177, " Almacenamiento solar ".

1900-1929

• 1901: Philipp von Lenard observa la variación de la energía de los electrones con la frecuencia de la luz.
• 1904: Wilhelm Hallwachs fabrica una célula solar con unión semiconductora ( cobre y óxido de cobre ).

"Sobre un punto de vista heurístico sobre la producción y transformación de la luz" de Einstein se publicó en Annalen der Physik en 1905.

• 1904: George Cove desarrolla un generador eléctrico solar.
• 1905: Albert Einstein publica un artículo que explica el efecto fotoeléctrico sobre una base cuántica.
• 1913: William Coblentz recibe el documento US1077219, " Célula solar ".
• 1914: Sven Ason Berglund patenta " métodos para aumentar la capacidad de las células fotosensibles ".
• 1916: Robert Millikan realiza experimentos y demuestra el efecto fotoeléctrico .
• 1918: Jan Czochralski produce un método para cultivar cristales individuales de metal. Décadas más tarde, el método se adapta para producir silicio monocristalino .
• 1921: Einstein recibe el Premio Nobel de Física por su trabajo sobre el efecto fotoeléctrico.

1930-1959

• 1932: Audobert y Stora descubren el efecto fotovoltaico del seleniuro de cadmio (CdSe), un material fotovoltaico que todavía se utiliza en la actualidad.
• 1935: Anthony H. Lamb recibe la patente US2000642, " Dispositivo fotoeléctrico ". ^[6]
• 1946: Russell Ohl presenta la patente US2402662, " Dispositivo sensible a la luz ".
• 1948 - Gordon Teal y John Little adaptan el método Czochralski de crecimiento de cristales para producir germanio monocristalino y, más tarde, silicio. ^[7]
• Década de 1950: los laboratorios Bell producen células solares para actividades espaciales.
• 1953 - Gerald Pearson comienza la investigación sobre células fotovoltaicas de litio - silicio .
• 1954 - El 25 de abril de 1954, Bell Labs anuncia la invención de la primera célula solar de silicio práctica. ^{[8] [9]} Poco después, se muestran en la Reunión de la Academia Nacional de Ciencias . Estas células tienen aproximadamente un 6% de eficiencia. El New York Times pronostica que las células solares eventualmente conducirán a una fuente de "energía solar ilimitada".
• 1955: Western Electric otorga licencias para tecnologías comerciales de células solares. Hoffman Electronics -La División de Semiconductores crea una celda solar comercial con una eficiencia del 2% por $25/célula o $1,785/vatio.
• 1957: Los cedentes de AT&T ( Gerald L. Pearson , Daryl M. Chapin y Calvin S. Fuller ) reciben la patente US2780765, " Aparato de conversión de energía solar ". Se refieren a ella como la " batería solar ". Hoffman Electronics crea una célula solar con una eficiencia del 8%.
• 1957 – Mohamed M. Atalla desarrolla el proceso de pasivación de superficies de silicio mediante oxidación térmica en los Laboratorios Bell . ^{[10] [11]} Desde entonces, el proceso de pasivación de la superficie ha sido fundamental para la eficiencia de las células solares . ^[12]

Vanguard 1 con sus seis células solares adjuntas

• 1958 - T. Mandelkorn, de los Laboratorios del Cuerpo de Señales de EE. UU., crea células solares de silicio n-on-p, que son más resistentes a los daños por radiación y más adecuadas para el espacio. Hoffman Electronics crea células solares con una eficiencia del 9%. Vanguard I , el primer satélite alimentado por energía solar, fue lanzado con un panel solar de 0,1 W y 100 cm ^{2 .}
• 1959: Hoffman Electronics crea una célula solar comercial con una eficiencia del 10 % e introduce el uso de un contacto de red, lo que reduce la resistencia de la célula.

1960-1979

• 1960: Hoffman Electronics crea una célula solar con una eficiencia del 14%.
• 1961 - Las Naciones Unidas celebran la conferencia "La energía solar en el mundo en desarrollo" .
• 1962 - El satélite de comunicaciones Telstar funciona con células solares.
• 1963: Sharp Corporation produce un módulo fotovoltaico viable de células solares de silicio.
• 1964 - El satélite Nimbus I se equipa con paneles solares de seguimiento del Sol.
• 1964: libro emblemático de Farrington Daniels , Uso directo de la energía del sol , publicado por Yale University Press .
• 1967: Soyuz 1 es la primera nave espacial tripulada propulsada por células solares.
• 1967: Akira Fujishima descubre el efecto Honda-Fujishima que se utiliza para la hidrólisis en la célula fotoelectroquímica .
• 1968: Roger Riehl presenta el primer reloj de pulsera que funciona con energía solar. ^[13]
• 1970: Zhores Alferov y su equipo crean las primeras células solares de heteroestructura de GaAs altamente eficaces en la URSS . ^{[14] [15] [16]}
• 1971 – Salyut 1 funciona con células solares.
• 1973 - Skylab funciona con células solares.
• 1974 - Se inicia el Centro de Energía Solar de Florida . ^[17]

Un profesor de la Universidad Estatal de Nuevo México mostrando un panel solar en Nuevo México en abril de 1974.

• 1974: J. Baldwin , de Integrated Living Systems, desarrolla conjuntamente el primer edificio del mundo (en Nuevo México) calentado y alimentado exclusivamente con energía solar y eólica .
• 1976: David E. Carlson y Christopher Wronski de RCA Laboratories crean las primeras células fotovoltaicas de silicio amorfo, que tienen una eficiencia del 2,4%.
• 1977 - Se establece el Instituto de Investigación de Energía Solar en Golden, Colorado .
• 1977 – La producción mundial de células fotovoltaicas supera los 500 kW.
• 1978: Primeras calculadoras alimentadas por energía solar. ^[18]
• Finales de los años 1970: la " Crisis Energética "; oleada de interés público en el uso de la energía solar: fotovoltaica y solar activa y pasiva, incluso en arquitectura y edificios y terrenos residenciales fuera de la red.

1980-1999

• 1980 - El Instituto de Conversión de Energía de la Universidad de Delaware desarrolla la primera célula solar de película delgada con una eficiencia superior al 10% utilizando tecnología Cu ₂ S/CdS.
• 1981 - Adolf Goetzberger funda el Instituto Fraunhofer de Sistemas de Energía Solar (ISE) en Friburgo, Alemania. ^[19]
• 1981 - Isofotón es la primera empresa en producir en masa células solares bifaciales basándose en los desarrollos de Antonio Luque et al. en el Instituto de Energía Solar de Madrid. ^[20]
• 1982 - Se presenta la primera célula solar de película fina de silicio amorfo >10%. ^[21]
• 1983: La producción fotovoltaica mundial supera los 21,3 megavatios y las ventas superan los 250 millones de dólares.
• 1984 - Se completó el techo fotovoltaico integrado en el edificio [BI-PV] de 30,000 pies cuadrados para el Centro Intercultural de la Universidad de Georgetown. Eileen M. Smith, M.Arch. realizó el viaje del 20º aniversario a caballo por la paz y la energía fotovoltaica en 2004 desde el techo solar hasta la Zona Cero del World Trade Center de Nueva York para educar al público sobre la arquitectura solar BI-PV. Array todavía generaba un promedio de un MWh diario como lo ha hecho desde 1984 en el denso entorno urbano de Washington, DC.
• 1985: El Centro de Ingeniería Fotovoltaica de la Universidad de Nueva Gales del Sur crea células de silicio con una eficiencia del 20% .
• 1986 - 'Solar-Voltaic DomeTM' patentado por el teniente coronel Richard T. Headrick de Irvine, California, como una configuración arquitectónica eficiente para energía fotovoltaica integrada en edificios [BI-PV]; Conjunto de campo de Hesperia, California.
• 1988: Michael Grätzel y Brian O'Regan crean la célula solar sensibilizada por tinte . Estas células fotoelectroquímicas funcionan a partir de un compuesto colorante orgánico dentro de la célula y cuestan la mitad que las células solares de silicio.
• 1988–1991 AMOCO/Enron utilizó patentes de Solarex para demandar a ARCO Solar por el negocio de a-Si (ver Solarex Corp.(Enron/Amoco) v.Arco Solar, Inc.Ddel, 805 Fsupp 252 Fed Digest.)
• 1989 - Se utilizan por primera vez concentradores solares reflectantes con células solares.
• 1990 - La catedral de Magdeburgo instala células solares en el tejado, siendo la primera instalación en una iglesia de Alemania del Este.
• 1991 - Se desarrollan células fotoelectroquímicas eficientes.

Logotipo del Laboratorio Nacional de Energías Renovables

• 1991: El presidente George HW Bush ordena al Departamento de Energía de EE. UU. que establezca el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (transfiriendo el Instituto de Investigación de Energía Solar existente).
• 1992 - Se inició el programa PV Pioneer en el Distrito Municipal de Servicios Públicos de Sacramento (SMUD). Fue la primera comercialización amplia de un sistema fotovoltaico distribuido y conectado a la red ("solar de techo"). Se convirtió en el modelo para el posterior Programa CA Million Solar Roofs. ^[22]
• 1992 - La Universidad del Sur de Florida fabrica una celda de película delgada con una eficiencia del 15,89%. ^{[ cita necesaria ]}
• 1993 - Se establece el Centro de Investigación de Energía Solar del Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL). ^{[ cita necesaria ]}
• 1994 - NREL desarrolla una célula concentradora de dos terminales GaInP/GaAs (180 soles) que se convierte en la primera célula solar que supera el 30% de eficiencia de conversión. ^{[ cita necesaria ]}
• 1996 - Se crea el Centro Nacional de Energía Fotovoltaica . Graetzel, École Polytechnique Fédérale de Lausanne , Lausanne , Suiza logra una conversión de energía eficiente del 11% con células sensibilizadas con colorantes que utilizan un efecto fotoelectroquímico. ^{[ cita necesaria ]}
• 1999 - La potencia fotovoltaica instalada en todo el mundo alcanza los 1.000 megavatios. ^{[ cita necesaria ]}

2000-2019

Curva de crecimiento exponencial en escala semilogarítmica de la energía fotovoltaica instalada en todo el mundo en gigavatios desde 1992

Producción de células solares por región 2000-2010 ^[23]

Cuota de mercado de las diferentes tecnologías fotovoltaicas 1999-2010

• 2003 - George Bush tiene un sistema fotovoltaico de 9 kW y un sistema solar térmico instalado en los terrenos del edificio de la Casa Blanca ^[24]
• 2004: El gobernador de California, Arnold Schwarzenegger, propuso la Iniciativa de Techos Solares para alcanzar un millón de techos solares en California para 2017. ^[25]
• 2004: La gobernadora de Kansas, Kathleen Sebelius, emitió un mandato para 1.000 MWp de electricidad renovable en Kansas para 2015 según la Orden Ejecutiva 04-05.
• 2006 - El uso de polisilicio en energía fotovoltaica supera por primera vez a todos los demás usos de polisilicio.
• 2006: La Comisión de Servicios Públicos de California aprobó la Iniciativa Solar de California (CSI), un programa integral de $2.8 mil millones que brinda incentivos para el desarrollo solar durante 11 años. ^[26]
• 2006 - Se logra un nuevo récord mundial en tecnología de células solares: una nueva célula solar rompe la barrera del "40 por ciento de eficiencia" entre la luz solar y la electricidad. ^[27]
• 2007 - Construcción de la Planta de Energía Solar Nellis , una instalación PPA de 15 MW.
• 2007 - El Vaticano anunció que para conservar los recursos de la Tierra instalaría paneles solares en algunos edificios, en "un proyecto energético integral que se amortizará solo en unos pocos años". ^[28]
• 2007 - La Universidad de Delaware afirma haber logrado un nuevo récord mundial en tecnología de células solares sin confirmación independiente: 42,8% de eficiencia. ^[29]
• 2007: Nanosolar envía los primeros CIGS impresos comerciales , afirmando que eventualmente se enviarán por menos de 1 dólar por vatio . ^[30] Sin embargo, la empresa no divulga públicamente las especificaciones técnicas ni el precio de venta actual de los módulos. ^[31]
• 2008 - Se logra un nuevo récord en eficiencia de células solares. Científicos del Laboratorio Nacional de Energías Renovables (NREL) del Departamento de Energía de Estados Unidos han establecido un récord mundial en eficiencia de células solares con un dispositivo fotovoltaico que convierte el 40,8% de la luz que incide en ella en electricidad. Sin embargo, esto sólo se logró bajo la energía concentrada de 326 soles. La célula solar metamórfica invertida de triple unión fue diseñada, fabricada y medida de forma independiente en NREL. ^[32]
• 2010 – IKAROS se convierte en la primera nave espacial que demuestra con éxito la tecnología de velas solares en el espacio interplanetario. ^{[33] [34]}
• 2010 - El presidente estadounidense, Barack Obama, ordena la instalación de paneles solares adicionales y un calentador de agua solar en la Casa Blanca ^[35]
• 2011: Las fábricas de rápido crecimiento en China reducen los costos de fabricación a alrededor de 1,25 dólares por vatio para los módulos fotovoltaicos de silicio. Las instalaciones se duplican en todo el mundo. ^[36]
• 2013 - Después de tres años, se instalaron en la Casa Blanca los paneles solares encargados por el presidente Barack Obama. ^[37]

Capacidad fotovoltaica instalada a nivel mundial en "vatios per cápita" por país. Cifras estimadas para el año 2016.

• 2016: ingenieros de la Universidad de Nueva Gales del Sur establecieron un nuevo récord mundial de conversión de luz solar no enfocada en electricidad con un aumento de eficiencia del 34,5% [3]. El récord lo estableció el Centro Australiano de Energía Fotovoltaica Avanzada (ACAP) de la UNSW utilizando un minimódulo de cuatro uniones de 28 cm ^{2 (incrustado en un} prisma ) que extrae el máximo de energía de la luz solar. Lo hace dividiendo los rayos entrantes en cuatro bandas, utilizando un receptor de cuatro uniones para exprimir aún más electricidad de cada haz de luz solar. ^[38]
• 2016: First Solar dice que ha convertido el 22,1 por ciento de la energía de la luz solar en electricidad utilizando células experimentales hechas de telururo de cadmio, una tecnología que hoy representa alrededor del 5 por ciento del mercado mundial de energía solar. ^[39]
• 2018: Alta Devices , un fabricante fotovoltaico especializado de arseniuro de galio (GaAs) con sede en EE. UU. , afirmó haber logrado un récord de eficiencia de conversión de células solares del 29,1 %, según lo certificado por el Fraunhofer ISE CalLab de Alemania . ^{[40] [41]}
• 2018 - Se inaugura en Francia la primera planta dedicada al reciclaje de paneles solares en Europa y "posiblemente en el mundo". ^[42]

• 2019 – El récord mundial de eficiencia de células solares del 47,1 % se logró mediante el uso de células solares concentradoras de uniones múltiples , desarrolladas en el Laboratorio Nacional de Energía Renovable, en Golden, Colorado, EE. UU. ^{[43] [ se necesitan citas adicionales ]} Esto está por encima de la clasificación estándar del 37% para células solares fotovoltaicas policristalinas o de película delgada a partir de 2018. ^{[44] [ se necesitan citas adicionales ]} Se informó en un estudio publicado en 2020. ^{[45] [46]}

Cronología informada de la investigación sobre la eficiencia de conversión de energía de las células solares desde 1976 ( Laboratorio Nacional de Energías Renovables )

2020

2020

• La eficiencia de las células solares de perovskita ha aumentado del 3,8% en 2009 ^[47] al 25,2% en 2020 en arquitecturas de unión única ^[48] y, en células tándem basadas en silicio, al 29,1%, ^[48] superando el máximo. eficiencia lograda en células solares de silicio de unión simple. ^{[ se necesitan citas adicionales ]}

• 6 de marzo: los científicos demuestran que agregar una capa de cristales de perovskita sobre silicio texturizado o plano para crear una célula solar en tándem mejora su rendimiento hasta una eficiencia de conversión de energía del 26%. Esta podría ser una forma económica de aumentar la eficiencia de las células solares . ^{[49] [50]}

• 13 de julio: se publica la primera evaluación global sobre enfoques prometedores para el reciclaje de módulos solares fotovoltaicos. Los científicos recomiendan "investigación y desarrollo para reducir los costos de reciclaje y los impactos ambientales en comparación con la eliminación y al mismo tiempo maximizar la recuperación de materiales", así como la facilitación y el uso de análisis tecnoeconómicos. ^{[51] [52]}

• 3 de julio: los científicos demuestran que agregar un sólido iónico de base orgánica a las perovskitas puede dar como resultado una mejora sustancial en el rendimiento y la estabilidad de las células solares . El estudio también revela una ruta de degradación compleja que es responsable de los fallos en las células solares de perovskita envejecidas . Este entendimiento podría ayudar al desarrollo futuro de tecnologías fotovoltaicas con una longevidad industrialmente relevante. ^{[53] [54] [ ¿importancia? ]}

2021

• 12 de abril: los científicos desarrollan un prototipo y reglas de diseño para células solares de silicio en contacto en ambos lados con eficiencias de conversión del 26% o más, las más altas de la Tierra para este tipo de célula solar. ^{[55] [56] [ ¿importancia? ]}

• 7 de mayo: los investigadores abordan un problema clave de las células solares de perovskita aumentando su estabilidad y confiabilidad a largo plazo con una forma de "pegamento molecular" . ^{[57] [58] [ ¿importancia? ]}

• 21 de mayo: se inaugura en Polonia la primera línea de producción industrial comercial de paneles solares de perovskita, que utiliza un procedimiento de impresión por inyección de tinta. ^[59]

• 13 de diciembre: los investigadores informan sobre el desarrollo de una base de datos y una herramienta de análisis sobre células solares de perovskita que integra sistemáticamente más de 15.000 publicaciones, en particular datos de dispositivos sobre más de 42.400 de estos dispositivos fotovoltaicos. ^{[60] [61]}

• 16 de diciembre: ML System de Jasionka , Polonia, abre la primera línea de producción de vidrio cuántico. La fábrica inició la producción de ventanas que integran una capa transparente de puntos cuánticos que puede producir electricidad y al mismo tiempo enfriar edificios. ^{[62] [¿ importancia? ]}

2022

• 30 de mayo: un equipo del Fraunhofer ISE dirigido por Frank Dimroth desarrolló una célula solar de 4 uniones con una eficiencia del 47,6%, un nuevo récord mundial para la conversión de energía solar. ^{[63] [¿ importancia? ]}

• 13 de julio: los investigadores informan sobre el desarrollo de células solares semitransparentes que son tan grandes como ventanas, ^[64] después de que los miembros del equipo lograron una eficiencia récord con alta transparencia en 2020. ^{[65] [66]} El 4 de julio, los investigadores informan sobre la fabricación de células solares con una transparencia visible promedio récord del 79%, siendo casi invisible. ^{[67] [68]}

• 9 de diciembre: los investigadores informan sobre el desarrollo de energía fotovoltaica orgánica, delgada como un papel, impresa en 3D . ^{[69] [70] [ ¿importancia? ]}
• 19 de diciembre: Se logra un nuevo récord mundial de eficiencia de célula solar para una célula solar en tándem de perovskita de silicio , y científicos en Alemania convierten el 32,5% de la luz solar en energía eléctrica. ^{[71] [¿ importancia? ]}

2024

• 12 de marzo: los científicos demuestran la primera célula solar en tándem monolíticamente integrada que utiliza selenio como capa fotoabsorbente en la celda superior y silicio como capa fotoabsorbente en la celda inferior. ^[72]

Ver también

• Portal de energías renovables
• Portal de energía

• Desarrollo energético
• Historia de la energía eólica
• Lista de temas energéticos
• Lista de temas de energía solar.
• Incentivos financieros para la energía fotovoltaica
• Red inteligente#Investigación
• Cronología de la tecnología de materiales.
• Cronología de las tecnologías del hidrógeno
• Cronología de la investigación sobre energía sostenible 2020-presente
• Lista de años en ciencias

Referencias

1. "Recreación del actinómetro electroquímico de Edmond Becquerel" (PDF) . Archivado desde el original (PDF) el 7 de mayo de 2020 . Consultado el 7 de mayo de 2020 .
2. Becquerel, Alejandro Edmond (1839). "Búsqueda de los efectos de la radiación química de la luz solar, au moyen des corrientes eléctricas". Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des sciences . 9 : 145–149 . Consultado el 7 de mayo de 2020 .
3. Smith, Willoughby (20 de febrero de 1873). "Efecto de la luz sobre el selenio durante el paso de una corriente eléctrica". Naturaleza . 7 (173): 303. Bibcode : 1873Natur...7R.303.. doi : 10.1038/007303e0 .
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6. Fecha de emisión: 7 de mayo de 1935. [1] ^{[ enlace muerto ]} [2] Archivado el 27 de octubre de 2021 en Wayback Machine.
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