Historia de las células solares y su evolución tecnológica

 

En teoría, la energía solar fue utilizada por los hombres ya en el siglo VII a. C., cuando la historia nos dice que los seres humanos usaban la luz solar para encender fuegos con materiales de lupa. Otro de los primeros usos de la energía solar que sigue siendo muy popular hoy en día es el concepto de solarium o patio de luces en los edificios. Estas salas de estar utilizaban ventanas masivas para dirigir la luz solar hacia un área concentrada para así capturar el calor del sol durante los fríos meses de invierno. A finales de los años 1700 y 1800, los investigadores y científicos tuvieron éxito en el uso de la luz solar para alimentar hornos durante largos viajes. También aprovecharon la energía del sol para producir barcos de vapor alimentados por energía solar.

Está claro que el concepto de manipular el poder del sol ha sido una práctica común a lo largo de la historia. Sin embargo, hay cierto debate alrededor de cuándo exactamente fueron creados y quién debe ser acreditado para la invención ya que el desarrollo de la tecnología de paneles solares fue iterativo y recibió varias contribuciones de varios científicos.

Vemos aquí una línea temporal de los descubrimientos e invenciones que llevaron a su creación:

Turbina alimentada por energía solar de Mouchot expuesta en la exposición internacional de París de 1878

1839: Se descubre el efecto fotovoltaico
El científico francés Edmond Becquerel determinó que la luz podía aumentar la generación de electricidad cuando se colocaban dos electrodos metálicos en una solución conductora. Este avance se definió como el “efecto fotovoltaico”.

1873–1876: Se descubre la fotoconductividad del selenio
En 1873, el ingeniero eléctrico inglés Willoughby Smith descubrió que el selenio tiene potencial fotoconductor, lo que significa que se vuelve eléctricamente conductor cuando absorbe la luz. Tres años más tarde, este descubrimiento llevó a William Grylls Adams y Richard Evans Day a la conclusión de que el selenio crea electricidad cuando se expone a la luz solar sin calor ni partes móviles que puedan descomponerse fácilmente. Este descubrimiento demostró que la energía solar era fácil de cosechar y mantener, requiriendo menos piezas que otras fuentes de energía, como las plantas de carbón.

1883: Se crea la primera célula solar
El inventor neoyorquino Charles Fritts produjo las primeras células solares cubriendo selenio con una fina capa de oro, razón por la que algunos historiadores atribuyen a Fritts la invención de las células solares. Esta célula alcanzó una tasa de conversión de energía de 1-2%. La mayoría de las células solares modernas trabajan con una eficiencia del 15-20%.

1887: Se observa el efecto fotoeléctrico
El físico alemán Heinrich Hertz observó por primera vez el efecto fotoeléctrico, en el que la luz se utiliza para liberar electrones de una superficie sólida (generalmente metal) para crear energía. Contrario a los resultados esperados, Hertz encontró que este proceso producía más potencia cuando se exponía a la luz ultravioleta, en lugar de luz visible más intensa. Albert Einstein recibió más tarde el Premio Nobel por explicar mejor el efecto. Las células solares modernas dependen del efecto fotoeléctrico para convertir la luz solar en energía.

1953–1956: Las células solares de silicio se producen comercialmente
Daryl Chapin, Calvin Fuller y Gerald Pearson, físicos de los Laboratorios Bell, descubrieron que el silicio es más eficiente que el selenio, creando la primera célula solar práctica – ahora con un 6% de eficiencia. Este descubrimiento condujo a la creación de células solares capaces de alimentar equipos eléctricos. En 1956, Western Electric comenzó a vender licencias comerciales para sus tecnologías fotovoltaicas de silicio, pero los costos prohibitivos de las células solares de silicio impidieron su comercialización a gran escala. Muchos argumentan que este evento marca la verdadera invención de la tecnología fotovoltaica, ya que fue el primer caso de una tecnología solar que realmente podía alimentar un dispositivo eléctrico durante varias horas al día.

Imagen del satélite Vanguard I en órbita

1958: La energía solar se utiliza en el espacio
Después de años de experimentos para mejorar la eficiencia y comercialización de la energía solar, la energía solar obtuvo apoyo cuando el gobierno la utilizó para alimentar equipos de exploración espacial. El primer satélite alimentado por energía solar, Vanguard 1, ha recorrido más de 197.000 revoluciones alrededor de la Tierra en los 50 años que ha estado en órbita. Esta aplicación allanó el camino para más investigación a fin de disminuir los costos y aumentar la producción.

1970s: La investigación reduce los costes
A medida que los precios del petróleo subieron en la década de 1970, la demanda de energía solar aumentó. Exxon Corporation financió la investigación para crear células solares fabricadas con silicio de calidad inferior y materiales más baratos, con lo que los costes pasaron de 100 dólares por vatio a sólo 20 ó 40 dólares por vatio. El gobierno federal de EEUU también aprobó varios proyectos de ley e iniciativas favorables a la energía solar y creó el Laboratorio Nacional de Energía Renovable (NREL) en 1977.

Panel solar fotovoltaico de Laboratorios Bells utilizado en una primera prueba en 1955 en Americus, Georgia

1982: Se crean los primeros parques solares
Arco Solar construyó el primer parque solar – básicamente una planta de energía solar – en Hesperia, California, en 1982. Este parque generó 1 megavatio, o 1.000 kilovatios por hora, mientras operaba a plena capacidad. Esto podría alimentar una bombilla de 100 kilovatios durante 10 horas. En 1983, Arco Solar construyó un segundo parque solar en Carrizo Plains, California. En aquel momento, era la mayor colección de paneles solares del mundo, con 100.000 paneles fotovoltaicos que generaban 5,2 megavatios a plena capacidad. Aunque estas plantas cayeron en desorden con el retorno del petróleo a la popularidad, demostraron el potencial para la producción de energía solar comercial.

1995: Paneles Solares Retráctiles RV Creados
La investigación solar continuó expandiéndose hacia otras industrias comerciales: Thomas Faludy patentó en 1995 un toldo retráctil con células solares integradas. Esta fue una de las primeras veces que las células solares se utilizaron en vehículos recreativos. Hoy en día, esta característica es una forma popular de alimentar los vehículos recreativos.

1994–1999: La conversión fotovoltaica alcanza nuevos niveles
En 1994, el NREL desarrolló una nueva célula solar a partir de fosfuro de galio indio y arseniuro de galio que superaba el 30% de eficiencia de conversión. A finales de siglo, el laboratorio creó células solares de capa fina que convirtieron el 32% de la luz solar que recogía en energía utilizable.

Panel solar retráctil utilizado en toldos o cargadores de pequeños aparatos electrónicos.

2005: Los paneles solares de DIY llegan a ser populares
A medida que la tecnología y la eficiencia de las células solares iban aumentado, la energía solar residencial se iba volviendo más popular. Los paneles solares de bricolaje comenzaron a llegar al mercado en 2005 y se han vuelto más frecuentes con cada nuevo año. Hoy en día, hay muchas maneras de hacer sus propios paneles solares, desde armar un kit de paneles solares hasta planear un arreglo solar. Incluso las células solares tan finas como el papel pueden fabricarse ahora con una impresora industrial. Tienen una eficiencia de conversión de energía del 20% y una sola tira puede producir hasta 50 vatios por metro cuadrado. Esta es una gran noticia para los 1.300 millones de personas en los países en vías de desarrollo, ya que las tiras son flexibles y baratas de producir.

2016: Se descubre la energía solar sin sol
Un equipo de investigación de la Universidad de California, Berkeley y la Universidad Nacional Australiana descubrió nuevas propiedades de los nanomateriales. Una de estas propiedades se llama dispersión hiperbólica magnética, lo que significa que el material brilla cuando se calienta. Si se combina con células termofotovoltaicas, podría convertir el calor en electricidad sin necesidad de luz solar.

En resumen, la energía solar ha recorrido un largo camino en los últimos 200 años, desde la observación de las propiedades de la luz hasta la búsqueda de nuevas formas de convertirla en energía. Pero aunque la energía solar ha ido perfeccionándose a lo largo de los años, la tecnología base es la misma. Lo que ha cambiado es su actual coste competitivo comparado la energía convencional.  Y lo que es mejor, esta tecnología no muestra signos de desaceleración – si acaso, está avanzando a un ritmo sin precedentes. Es ahora su turno para decidir si la energía solar y sus beneficios son adecuados para usted.