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Une histoire centenaire de technologie photovoltaïque ! Quand avons-nous commencé à utiliser l’énergie solaire ? »

2022-06-06

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   "La naissance du photovoltaïque
En 1839, AE Becquerel, un scientifique français de 19 ans, inséra lentement deux électrodes de platine dans une solution acide de chlorure d'argent dans le laboratoire de son père.À son insu, la porte du monde du photovoltaïque s’ouvrait peu à peu avec cette « fausse » expérience.En mesurant le courant circulant entre ces électrodes, il a constaté que le courant dans la lumière était légèrement supérieur au courant dans l'obscurité ;il a nommé ce phénomène l'effet photovoltaïque.Ce qu'il n'avait pas prévu, c'est que le petit photocourant observé dans cette expérience entraînerait un changement majeur dans la consommation d'énergie humaine un siècle plus tard.En l'honneur de sa découverte, l'effet photovoltaïque est également connu sous le nom d'« effet Becquerel ».

 

Après 37 ans d'inactivité des expériences de Becquerel, le scientifique britannique William Grills Adams et son élève Richard Evans Day ont découvert que le sélénium produit de l'électricité lorsqu'il est exposé à la lumière.Même si le sélénium ne pouvait pas fournir l’énergie électrique nécessaire aux composants électroniques utilisés à l’époque, cela prouvait que les métaux solides pouvaient directement convertir la lumière en électricité.

 

En 1883, le scientifique américain Charles Fritz a déposé une couche d'électrode métallique en sélénium sur une feuille de germanium pour créer la première cellule photovoltaïque.Bien qu'il ait un rendement de conversion de seulement 1 % et qu'il soit extrêmement coûteux, Fritz était ambitieux : « Il produit de l'électricité de manière continue et constante, non seulement à la lumière du jour, mais aussi en utilisant la lumière diffusée et même la lumière tamisée... Nous pourrions bientôt voir le photovoltaïque des panneaux concurrents des [centrales électriques au charbon] !" Malheureusement, sa prédiction ne s'est pas réalisée.Il avait envoyé une cellule photovoltaïque à Siemens, alors à égalité avec Edison, qui vantait son invention.Siemens pensait que la technologie photovoltaïque avait une importance considérable dans la science, et Maxwell, le taureau en physique de l'époque, était également d'accord, car il avait rendu célèbre le fameux « système d'équations de Maxwell » en physique.Depuis lors, de nombreux scientifiques ont commencé à mener des recherches fondamentales sur l’effet photoélectrique.Cependant, qu'il s'agisse de Siemens ou de Maxwell, ils n'ont pas réussi à percer le secret du photovoltaïque.

 

Après 24 ans de mystère, une percée a finalement été réalisée par un autre géant de la physique, Albert Einstein, qui a fourni en 1907 une explication théorique de l'effet photoélectrique basée sur son hypothèse quantique du photon de 1905.Pour cela, il reçut le prix Nobel de physique en 1921. Entre 1912 et 1916, le physicien expérimental américain Robert Andrews Milliken confirma par des expériences la conjecture d'Einstein sur l'effet photoélectrique et reçut le prix Nobel de physique en 1923. Avec le soutien solide En théorie, le développement du photovoltaïque a commencé à s’accélérer.

 

En 1916, le chimiste polonais Jan Czeklarski découvrit le procédé d'extraction de cristaux pour purifier le silicium monocristallin et lui donna le nom de méthode Czeklarski.Cette technologie n’a commencé à être appliquée pratiquement à la fabrication de plaquettes dans l’industrie de fabrication de semi-conducteurs que dans les années 1950, et avec la demande croissante de dispositifs semi-conducteurs à grande échelle, ce processus est en constante évolution.

 

La roue de l'histoire a avancé de près de 20 ans lorsque, en 1934, des scientifiques ont commencé des recherches sur les cellules solaires à couches minces et ont envisagé de créer des systèmes autosuffisants en énergie grâce à des cellules solaires.Les données expérimentales ont montré que l'efficacité de la production d'électricité pouvait être améliorée en dopant le matériau avec des impuretés métalliques.

 

En 1940, l'expert américain en semi-conducteurs Russell Orr a créé la structure de base de la jonction pn de diodes à semi-conducteurs, qui a jeté une base solide pour l'invention et la fabrication de cellules solaires, faisant considérablement progresser la production d'énergie photovoltaïque dans le domaine industriel.

 

En 1953, le physicien américain Daryl Chapin, Gerald Pearson et le chimiste Calvin Sauser Fowler fabriquaient des cellules solaires en silicium cristallin, mesurant chacune environ 2 centimètres, avec un rendement de production d'environ 4 %.Depuis, les cellules solaires ont progressivement fait leur entrée dans l’industrie.

Dans l'industrie

 

Le 17 mars 1958, le deuxième satellite artificiel américain utilise des cellules chimiques et photovoltaïques, via un lanceur, dans l'espace.Ce petit satellite a jeté les bases de l’utilisation de cellules solaires, qui ont depuis été progressivement développées pour l’exploration spatiale.La valeur de la durée de vie prolongée des engins spatiaux obtenue grâce aux batteries dépasse de loin le coût élevé de fabrication des cellules solaires.De plus, les cellules solaires sont devenues moins chères et moins risquées que les générateurs de radio-isotopes.Aujourd’hui, la plupart des engins spatiaux sont équipés de cellules solaires et environ 1 000 satellites dans le monde utilisent l’énergie photovoltaïque pour produire de l’électricité.Dans l’espace, les cellules solaires atteignent une puissance de 220 watts par mètre carré.

 

En 1976, le gouvernement australien a décidé d’exploiter l’ensemble du réseau de télécommunications de l’outback grâce à des stations photovoltaïques.La création et l'exploitation de centrales photovoltaïques ont connu un tel succès qu'elles ont accru la confiance dans la technologie solaire dans le monde entier.

 

Depuis 1980, les petites plates-formes de forage pétrolier sans pilote dans le golfe du Mexique ont été équipées de modules solaires et ont progressivement remplacé les grosses batteries précédemment utilisées avec les avantages d'économie et de praticité.

 

Depuis 1983, la Garde côtière américaine a commencé à utiliser le photovoltaïque pour l’alimentation électrique de ses feux de signalisation et de ses feux de navigation.À cette époque, la part des États-Unis sur le marché photovoltaïque mondial était d'environ 21 %, et le marché photovoltaïque était principalement destiné aux solutions de systèmes autonomes.

 

Depuis 1990, l'ingénieur suisse Markus Real suggère qu'il est plus rentable d'équiper chaque maison de son propre système photovoltaïque, c'est-à-dire de favoriser une conversion d'énergie décentralisée.Il a installé 333 systèmes photovoltaïques de 3 kW sur les toits de bâtiments individuels à Zurich.

 

En 1991, l'Allemagne a lancé le programme 1 000 toits et la « loi sur l'injection » a rendu obligatoire pour les entreprises de services publics d'obtenir de l'électricité provenant de petites centrales d'énergie renouvelable.Solon AG à Berlin et une centrale solaire à Fribourg ont été créées.

 

En 1994 et 1997, le Japon et les États-Unis ont lancé le programme Million Roof.

 

En 2010, la puissance nominale totale des systèmes photovoltaïques en Allemagne dépassait les 10 gigawatts et en 2015, la puissance nominale des systèmes photovoltaïques dans le monde atteignait 200 gigawatts.
 

 

 

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