Une brève histoire du développement mondial du photovoltaïque
Un rappel historique nous aide à comprendre le développement de la technologie photovoltaïque. Voici, par ordre chronologique, les événements historiques liés au développement des cellules solaires :
Depuis la découverte de l'effet photovoltaïque (également connu sous le nom de phénomène photovoltaïque) dans les liquides par le scientifique français E. Becquerel en 1839, les cellules solaires ont connu une longue histoire de développement s'étalant sur plus de 160 ans.
Globalement, la recherche fondamentale et les avancées technologiques ont joué un rôle positif dans le développement des cellules solaires. Le développement réussi de cellules solaires en silicium monocristallin par trois scientifiques des Bell Labs aux États-Unis a joué un rôle décisif dans l'application pratique des cellules solaires. Ce fut une étape importante dans l'histoire du développement des cellules solaires. À ce jour, la structure et le mécanisme fondamentaux des cellules solaires sont restés inchangés.
En 1877, WG Adams et RE Day ont étudié l'effet photovoltaïque du sélénium (Se) et ont créé la première cellule solaire au sélénium.
En 1883, l'inventeur américain Charles Fritts décrit le principe de la première cellule solaire au sélénium.
En 1904, Hallwachs découvre que la combinaison de cuivre et d'oxyde cuivreux (Cu/Cu2O) possède une photosensibilité ; le physicien allemand Albert Einstein publie un article sur l'effet photoélectrique.
En 1918, le scientifique polonais Czochralski a développé la méthode Czochralski pour la croissance de silicium monocristallin.
En 1921, le physicien allemand Albert Einstein a remporté le prix Nobel de physique pour sa théorie de 1904 expliquant l'effet photoélectrique.
En 1930, B. Lang a étudié les cellules solaires à oxyde cuivreux/cuivre et a publié l'article "A New Type of Photovoltaic Cell." W. Schottky a publié l'article "A New Type of Cuprous Oxide Photovoltaic Cell."
En 1932, Audobert et Stora découvrent l’effet photovoltaïque du sulfure de cadmium (CdS).
En 1933, L.O. Grondahl a publié l'article "Copper-cuivre-oxyde redresseurs et photocellules."
En 1941, Orr découvre l’effet photovoltaïque sur le silicium.
En 1951, des jonctions pn ont été développées, permettant la fabrication de cellules solaires monocristallines au germanium.
En 1953, le Dr Dan Trivich de l'Université d'État de Wayne a réalisé le premier calcul théorique de l'efficacité photovoltaïque de divers matériaux avec différentes largeurs de bande interdite basées sur l'énergie solaire.
En 1954, P. Rappaport et d'autres chercheurs des RCA Laboratories ont signalé l'effet photovoltaïque du sulfure de cadmium (RCA : Radio Corporation of America).
Les chercheurs des Laboratoires Bell, DM Chapin, CS Fuller et GL Pearson, ont rapporté la découverte d'une cellule solaire en silicium monocristallin avec une efficacité de 4,5 %, qui a atteint 6 % quelques mois plus tard.
En 1955, Western Electric commença à commercialiser des brevets pour la technologie photovoltaïque au silicium. Une conférence internationale sur l'énergie solaire se tint à l'Université de l'Arizona. Hoffman Electronics lança alors une cellule solaire commerciale avec un rendement de 2 %, 14 mW par cellule et un prix de 25 $ par cellule, soit l'équivalent de 1 785 $ par watt.
En 1956, P. Pappaport, JJ Loferski et EG Linder ont publié un article intitulé « Effets du courant électronique dans les jonctions pn germanium et silicium ».
En 1957, Hoffman Electronics a atteint un rendement de 8 % pour sa cellule en silicium monocristallin. D. M. Chapin, C. S. Fuller et G. L. Pearson ont obtenu des brevets pour leur dispositif de conversion d'énergie solaire.
En 1958, T. Mandelkorn, du US Signal Corps, a développé des cellules photovoltaïques en silicium monocristallin de type n/p, dotées d'une résistance élevée aux radiations, ce qui les rend cruciales pour les batteries spatiales. Hoffman Electronics a atteint un rendement de 9 % avec ces cellules. Le premier satellite alimenté par des cellules photovoltaïques, Pioneer 1, a été lancé. Il était équipé d'une cellule photovoltaïque de 100 cm² d'une puissance de 0,1 W, utilisée pour alimenter un microphone de secours de 5 mW.
En 1959, Hoffman Electronics a atteint un rendement commercial de 10 % pour ses cellules en silicium monocristallin, réduisant considérablement leur résistance série grâce à l'utilisation d'une électrode de grille. Le satellite Explorer 6 a été lancé, équipé d'un réseau de 9 600 cellules solaires de 2 cm² chacune, totalisant 20 W.
En 1960, Hoffman Electronics a atteint une efficacité de 14 % dans les cellules en silicium monocristallin.
En 1962, le premier satellite de communication commercial, Telstar, a été lancé, utilisant des cellules solaires de 14 W.
En 1962, le premier satellite de communication commercial, Telstar, a été lancé, utilisant des cellules solaires de 14 W.
En 1962, le premier satellite de communication commercial, Telstar, a été lancé, utilisant des cellules solaires de 14 W.
En 1963, Sharp Corporation a produit avec succès des modules de cellules photovoltaïques ; le Japon a installé un réseau photovoltaïque de 242 W sur un phare, le plus grand du monde à l'époque.
En 1964, le vaisseau spatial "Numberland" a été lancé, équipé d'un panneau photovoltaïque de 470 W.
En 1965, Peter Glaser et AD Little ont proposé le concept d’une centrale solaire par satellite.
En 1966, un observatoire astronomique orbital de grande taille équipé d'un panneau photovoltaïque de 1 000 W a été lancé.
En 1972, des chercheurs français ont installé un système photovoltaïque au sulfure de cadmium dans une école rurale du Niger pour alimenter la télévision éducative.
En 1973, l'Université du Delaware aux États-Unis a construit la première maison photovoltaïque au monde.
En 1974, le Japon a lancé son projet Sunshine pour la production d'énergie photovoltaïque. Tyco Laboratories a développé le premier ruban de silicium cristallin EFG (Edge Defined Film Fed-Growth), de 25 mm de large et 457 mm de long.
En 1977, la production mondiale de cellules photovoltaïques dépassait 500 kW. DE Carlson et CR Wronski, s'appuyant sur les travaux de WE Spear de 1975 sur le contrôle de la jonction pn, ont développé la première cellule solaire au silicium amorphe (a-Si) au monde.
En 1979, la capacité mondiale installée de cellules solaires a atteint 1 MW.
En 1980, ARCO Solar est devenu le premier fabricant de cellules photovoltaïques à atteindre une capacité de production annuelle de 1 MW. Sanyo Electric a été le pionnier de l'utilisation de cellules en silicium amorphe dans une calculatrice de poche, puis a produit en série des modules en silicium amorphe et réalisé des essais en extérieur.
En 1981, un avion à énergie photovoltaïque nommé Solar Challenger a volé avec succès.
En 1982, la production annuelle mondiale de cellules solaires dépassait 9,3 MW. En 1983, elle dépassait 21,3 MW. Une voiture photovoltaïque de 1 kW, la SolarTrek, a traversé l'Australie, parcourant 4 000 km en 20 jours.
En 1984, un module de cellule solaire en silicium amorphe commercial d'une superficie de 929 cm2 a été introduit.
En 1985, le prix des cellules solaires en silicium monocristallin a atteint 10 USD/W. Martin Green, de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud, en Australie, a développé une cellule solaire en silicium monocristallin avec un rendement de 20 %.
En juin 1986, ARCO Solar a lancé le G-4000, le premier module "power à cellules solaires à couche mince commercial au monde."
En novembre 1987, la GM Sunraycer a remporté la course automobile à énergie photovoltaïque Pentax World Solar Challenge, parcourant 3 100 km à travers l'Australie, avec une vitesse moyenne d'environ 71 km/h.
En 1990, la production annuelle mondiale de cellules solaires dépassait 46,5 MW.
En 1991, la production annuelle mondiale de cellules solaires a dépassé 55,3 MW ; la cellule solaire à colorant nano-TiO2 développée par le professeur suisse Gratzel a atteint une efficacité de 7 %.
En 1992, la production annuelle mondiale de cellules solaires a dépassé 57,9 MW.
En 1993, la production annuelle mondiale de cellules solaires a dépassé 60,1 MW.
En 1994, la production annuelle mondiale de cellules solaires a dépassé 69,4 MW.
En 1995, la production annuelle mondiale de cellules solaires a dépassé 77,7 MW ; la capacité totale installée de cellules photovoltaïques a atteint 500 MW.
En 1996, la production annuelle mondiale de cellules solaires a dépassé 88,6 MW.
En 1997, la production annuelle mondiale de cellules solaires a dépassé 125,8 MW.
En 1998, la production annuelle mondiale de cellules solaires a dépassé 151,7 MW ; la production de cellules solaires en silicium polycristallin a dépassé pour la première fois celle des cellules solaires en silicium monocristallin.
En 1999, la production annuelle mondiale de cellules solaires a dépassé 201,3 MW. MA Contreras et al. du Laboratoire national de recherche des États-Unis (NREL) ont rapporté que l'efficacité des cellules solaires en cuivre-indium-étain (CIS) atteignait 18,8 % et que les cellules solaires en silicium amorphe représentaient 12,3 % de la part de marché.
En 2000, la production annuelle mondiale de cellules solaires a dépassé 399 MW. Wu X., Dhere RG, Aibin DS et al. ont rapporté que l'efficacité des cellules solaires au tellurure de cadmium (CdTe) atteignait 16,4 % et que le prix des cellules solaires en silicium monocristallin était d'environ 3 USD/W.
En 2002, la production mondiale annuelle de cellules solaires a dépassé 540 MW. Le prix des cellules solaires en silicium polycristallin était d'environ 2,2 USD/W.
En 2003, la production mondiale annuelle de cellules solaires a dépassé 760 MW. Fraunhofer ISE en Allemagne a atteint un rendement de 20 % pour ses cellules solaires en silicium cristallin LFC (laser-fired-contact).
En 2004, la production annuelle mondiale de cellules solaires a dépassé 1 200 MW. L'institut Fraunhofer ISE (Allemagne) a annoncé un rendement de 20,3 % pour les cellules solaires en silicium polycristallin. Les cellules solaires en silicium amorphe ont représenté 4,4 % du marché, soit un tiers de leur niveau de 1999. Le CdTe a représenté 1,1 % et le CIS 0,4 %.
En 2005, la production annuelle mondiale de cellules solaires a atteint 1 759 MW.
