Năng lượng mặt trời đóng vai trò thiết yếu trong ngành công nghiệp năng lượng tái tạo ngày nay, nhưng để đạt được vị thế hiện tại, công nghệ năng lượng mặt trời đã trải qua một hành trình dài từ những ngày đầu tiên trong phòng thí nghiệm đến các dự án điện mặt trời quy mô lớn. Hãy cùng khám phá lịch sử phát triển và nguồn gốc của ngành điện mặt trời cũng như công nghệ chế tạo tấm pin từ silicon.
Năng lượng mặt trời được sử dụng từ khi nào?
Năng lượng mặt trời đã được con người sử dụng từ hàng ngàn năm trước. Theo sử liệu, từ thế kỷ thứ 7 trước Công nguyên, con người đã sử dụng ánh sáng mặt trời để đốt lửa bằng kính lúp. Đến thế kỷ thứ 3 trước Công nguyên, người Hy Lạp và La Mã đã khai thác năng lượng mặt trời bằng gương để đốt đuốc trong các nghi lễ tôn giáo. Mô hình “sunroom” là một trong những ứng dụng sớm nhất của năng lượng mặt trời, với việc sử dụng các tấm cửa sổ lớn để tập trung ánh nắng vào các khu vực nhất định nhằm sưởi ấm.
Vào thế kỷ 18 và 19, các nhà khoa học đã thành công trong việc sử dụng ánh sáng mặt trời để cung cấp năng lượng cho các lò nướng và tàu hơi nước. Những ứng dụng này cho thấy tiềm năng to lớn của năng lượng mặt trời trước khi pin năng lượng mặt trời được phát minh và ứng dụng rộng rãi.
Tấm pin năng lượng mặt trời ra đời từ khi nào?
Công nghệ pin năng lượng mặt trời phát triển qua nhiều giai đoạn và được đóng góp bởi nhiều nhà khoa học. Edmond Becquerel, một nhà khoa học người Pháp, được coi là người đầu tiên phát hiện ra hiệu ứng quang điện vào năm 1839. Ông nhận thấy rằng ánh sáng có thể tăng sản lượng điện khi các điện cực kim loại được đặt trong một chất dẫn điện.
Năm 1873, Willoughby Smith phát hiện ra tiềm năng quang dẫn của selenium, dẫn đến phát minh của William Grylls Adams và Richard Evans Day vào năm 1876 rằng selenium có thể tạo ra điện khi tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Đến năm 1883, Charles Fritts đã sản xuất tấm pin mặt trời đầu tiên làm từ selenium, đánh dấu bước khởi đầu cho công nghệ pin mặt trời.
Sự phát triển của tấm pin năng lượng mặt trời silicon
Mặc dù tấm pin đầu tiên được làm từ selenium, công nghệ hiện tại sử dụng silicon để chế tạo các tế bào quang điện. Vào năm 1954, các nhà khoa học tại Bell Labs, bao gồm Daryl Chapin, Calvin Fuller, và Gerald Pearson, đã phát triển tế bào quang điện silicon đầu tiên với hiệu suất chuyển đổi 4%. Đây là sự kiện đánh dấu sự ra đời của tấm pin mặt trời hiện đại, có thể cung cấp năng lượng cho các thiết bị điện trong thời gian dài.
Hiệu suất chuyển đổi từ quang năng sang điện năng của các tấm pin silicon đã không ngừng được cải thiện, từ 4% vào năm 1954 lên đến hơn 20% vào ngày nay. Ví dụ, tấm pin Cheetah của Jinko Solar hiện đạt được hiệu suất 20.38%.
Các sự kiện quan trọng trong lịch sử năng lượng mặt trời
- Pin mặt trời trong không gian: Năm 1958, vệ tinh Vanguard I sử dụng tấm pin năng lượng mặt trời 1W để cung cấp năng lượng cho bộ đàm. Tiếp sau đó, các vệ tinh khác như Vanguard II, Explorer III, và Sputnik-3 đều được trang bị công nghệ PV.
- Dự án năng lượng mặt trời dân dụng đầu tiên: Năm 1973, Đại học Delaware xây dựng hệ thống năng lượng mặt trời đầu tiên mang tên Solar One, đánh dấu bước đột phá trong việc tích hợp quang điện vào các tòa nhà.
- Tăng hiệu suất quang điện: Từ năm 1957 đến 1960, Hoffman Electronics đã cải thiện hiệu suất chuyển đổi quang điện từ 8% lên 14%. Năm 1985, Đại học South Wales đạt hiệu suất 20%, và đến năm 2016, đại học này đã phá kỷ lục với hiệu suất 34.5%.
- Máy bay chạy bằng năng lượng mặt trời: Năm 1981, Paul MacCready chế tạo Solar Challenger, chiếc máy bay đầu tiên chạy bằng năng lượng mặt trời. Năm 2016, Solar Impulse 2 hoàn thành chuyến bay vòng quanh thế giới không khí thải, chứng minh tiềm năng của năng lượng mặt trời trong ngành hàng không.
Sự giảm giá và phát triển của năng lượng mặt trời
Chi phí lắp đặt hệ thống năng lượng mặt trời đã giảm mạnh trong vài thập kỷ qua. Vào năm 1956, giá pin năng lượng mặt trời lên đến 300 USD/Watt, nhưng đến năm 1975, giá đã giảm xuống còn hơn 100 USD/W. Ngày nay, chi phí lắp đặt chỉ còn khoảng 0.3 đến 0.5 USD/W, cho thấy sự giảm giá liên tục của công nghệ này. Sự giảm giá này được thúc đẩy bởi nhu cầu tăng cao, tính phổ biến, và tính hợp pháp của năng lượng mặt trời trên toàn cầu.
Kết luận
Năng lượng mặt trời đã trải qua một chặng đường dài phát triển, từ những khám phá ban đầu trong phòng thí nghiệm đến việc ứng dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp và đời sống hàng ngày. Với sự phát triển không ngừng của công nghệ, năng lượng mặt trời không chỉ là giải pháp năng lượng bền vững cho tương lai mà còn là cơ hội đầu tư hấp dẫn cho nhiều doanh nghiệp và hộ gia đình trên toàn thế giới.
ETM Solar luôn sẵn sàng đồng hành cùng bạn trong việc cung cấp các giải pháp năng lượng mặt trời tiên tiến và hiệu quả. Liên hệ ngay để được tư vấn và nhận báo giá cho hệ thống năng lượng mặt trời phù hợp với nhu cầu của bạn.