Historia de la Energía Solar Fotovoltaica

Los primeros usos de la energía solar se centraban en el calor y el diseño solar pasivo. Esto abarcaba todo, desde la posición de las puertas y ventanas, hasta el calentamiento de objetos que mantenían el calor durante la noche.

De este modo se garantizaba que los edificios obtuvieran el máximo calor. Un ejemplo es el muro trombe de ganancia indirecta que utiliza la energía solar pasiva.

Que mejor manera de viajar por la historia de la energía solar fotovoltaica, que hablando de la primera célula solar.

La primera «célula colectora solar» del mundo se diseñó y construyó en 1767. El científico suizo Horace-Benedict de Saussure hizo el descubrimiento al probar la energía térmica, principalmente el vapor.

Fabricó una caja aislada con tres capas de vidrio y una abertura. El vidrio magnificaba el calor del sol hasta alcanzar temperaturas superiores a los 110 °C y se utilizaba de diversas maneras.

En 1839 nos encontramos con un hito importante en la evolución de la energía solar: la definición del efecto fotovoltaico. A los 19 años, un científico francés llamado Edmund Bacquerel descubrió el efecto fotovoltaico cuando en el laboratorio de su padre investigaba con una célula electrolítica formada por dos electrodos metálicos colocados en un electrolito.

Tras exponerla a la luz, la energía aumentaba. Willoughby Smith describió por primera vez el «Efecto de la luz sobre el selenio durante el paso de la corriente eléctrica» en un artículo, publicado por primera vez en el número de febrero de 1873 de Nature. Tuvieron que pasar seis años antes de que Charles Fritts fabricara la primera célula fotovoltaica de estado sólido. Fritts recubrió el semiconductor de selenio con una fina capa de oro para formar las uniones. Este dispositivo sólo tenía una eficacia de alrededor del 1%. Fue el primero en demostrar que un material sólido sin partes móviles podía utilizarse para convertir la luz solar directamente en energía eléctrica.

Desde el descubrimiento anterior, el principal objetivo de los científicos ha sido aumentar la eficiencia de las células fotovoltaicas. Comenzando en 1888, la historia de la energía solar fotovoltaica continúa con un físico ruso llamado Aleksandr Stoletov. Construyó la primera célula fotoeléctrica basada en el efecto fotoeléctrico exterior. Este efecto fue descubierto por Heinrich Hertz anteriormente, en 1887. En el efecto fotoeléctrico, los electrones se liberan de los sólidos, líquidos o gases cuando absorben la energía de la luz. Se descubrió que los rayos ultravioleta pueden hacer saltar una chispa entre dos electrodos. Esto llevó a la creación del calentador solar en 1891.

Albert Einstein publicó un artículo sobre este efecto fotoeléctrico y el mecanismo subyacente de la excitación del portador instigada por la luz en 1905. Por ello, ganó el Premio Nobel de Física en 1921. Quizá en respuesta al artículo de Einstein, William J. Bailey inventó el colector de cobre en 1928. Este colector mejoró la eficiencia del método original de colectores, simplemente utilizando un aislamiento de cobre. Las mejoras conseguidas con este método se siguen empleando en los equipos actuales. Después, fue Russell Ohl quien patentó la moderna célula solar semiconductora de unión en el año 1946.

En el año 1953, el estudio del calentamiento global llegó a la prensa. Tanto la revista Popular Mechanics como Time, publicaron artículos sobre el tema. La gente empezaba a ser consciente del agotamiento de los combustibles fósiles. Ahora se necesitaba una fuente de energía más renovable.

La primera célula fotovoltaica práctica fue gestada en 1954 en los Laboratorios Bell por Daryl Chaplin y Gerald Pearson. Un par de años más tarde, los Laboratorios del Cuerpo de Señales de EE.UU. desarrollaron células fotovoltaicas para satélites en órbita terrestre. De ahí surgió el conjunto solar de la misión espacial Vanguard 1. Con los desarrollos posteriores, la energía solar se convirtió en la fuente de energía aceptada para las aplicaciones espaciales y sigue siéndolo hoy en día.

Continuamos con la historia de la energía solar fotovoltaica avanzando hasta su primera comercialización.

Una empresa llamada Hoffman Electronics consiguió aumentar la eficiencia hasta casi el 15%. Los avances condujeron a varios intentos de comercializar la energía solar fotovoltaica en los años 50 y 60. Hubo poco éxito. El precio de conseguir un vatio de energía bajó enormemente en la década de 1970, lo que llevó a la aplicación de la unidad en lugares remotos donde los servicios públicos conectados a la red no podían existir de forma asequible.

En 1980 se construyeron plantas de energía con paneles solares con ARCO solar, produciendo más de 1 megavatio de módulos fotovoltaicos al año. La empresa ayudó a crear la primera central eléctrica a escala de megavatios en Hisperia, California. Ese año finalizó la construcción de un proyecto del Departamento de Energía de Estados Unidos denominado Solar One. Este proyecto producía 10 megavatios de corriente, guiando la energía del sol hacia un punto focal común para producir calor. El calor hacía funcionar un generador de turbina de vapor. Para ello utilizaba 1820 espejos, cada uno de los cuales tenía 40 m², con una superficie total de más de 72.000 m². En 1985 las ventas de células fotovoltaicas habían alcanzado los 250 millones dólares. La Universidad de Gales del Sur había aumentado la eficiencia de las células solares de silicona alrededor del 20%. Esto era en condiciones de 1 sol. Un año después, ARCO lanzó el primer módulo de energía solar de capa fina disponible en el mercado.

En 1994, el Laboratorio Nacional de Energías Renovables de Estados Unidos desarrolló una célula solar. La célula estaba hecha de fosfuro de galio e indio y arseniuro de galio. Supera la marca del 30% de eficiencia, lo que significa que convierte en energía utilizable el 30% de la luz solar que incide sobre ella. Un rascacielos de Nueva York utilizó estas nuevas células finas de mayor eficiencia en una selección de sus plantas. Ayudaron a satisfacer las necesidades energéticas del edificio unos años más tarde.

Llegamos ahora al año 2000. La construcción de paneles solares en la mayor planta alcanzó una capacidad de producción de 100 megavatios de energía al año. La energía solar se había convertido en un gran negocio para los productores y vendedores de todo el mundo. La gente de todo el planeta, especialmente los que ocupan puestos de liderazgo, era cada vez más consciente de la necesidad de reducir nuestra dependencia de los combustibles fósiles. Había que encontrar medios más ecológicos para alimentar nuestras vidas. El esfuerzo de los científicos en el sector de las energías renovables estaba aumentando enormemente. La energía solar era la tecnología a desarrollar.

Seguimos nuestro camino por la historia de la energía solar fotovoltaica con un momento muy importante. Con el cambio de siglo, se pusieron en marcha grandes iniciativas solares domésticas y comerciales. En 2004, el gobernador Arnold Schwarzenegger propuso un plan para instalar un millón de tejados solares.

Alemania y otros países habían desarrollado un mercado solar fotovoltaico doméstico de gran éxito. En 2006 se produjo una amplia cobertura informativa. Ello se debió a la decisión de varios de los principales minoristas de electricidad de la calle de almacenar módulos solares fotovoltaicos. También ofrecieron un servicio de instalación que hizo que la pelota empezara a rodar en varios países.

Ahora todos estamos familiarizados con las instalaciones solares fotovoltaicas. Las vemos en los tejados de los edificios que nos rodean. El nivel de insolación es la abreviatura de la radiación solar incidente o entrante. Alemania es, y ha sido, con diferencia, el mayor mercado de la energía fotovoltaica doméstica. El país tiene actualmente más de un tercio de la capacidad instalada. Sin embargo, la energía solar sigue siendo un recurso infrautilizado en otros países que siguen obteniendo la mayor parte de su energía de combustibles fósiles caros y perjudiciales, como el gas y el carbón.

En los últimos años, hemos asistido a una enorme inversión en plantas de energía solar a escala de servicios públicos. A menudo se baten récords de tamaño. La mayor planta de energía solar en la actualidad es la planta de energía solar de Golmud, en China. La planta tiene una capacidad instalada de 200 megavatios. Un proyecto solar en la India, llamado Gujarat Solar Park, un conjunto de parques solares independientes, cuenta con una capacidad instalada combinada de 605 megavatios.