Glauco Diniz Duarte – quem inventou o painel solar

Segundo o Dr. Glauco Diniz Duarte, assim como todas as coisas que existem, a energia solar também teve um começo. Isso quer dizer que houve alguém que desenvolveu esse sistema, criando, assim, o ponto de partida para a construção da história da energia solar até os dias de hoje.

Visto que o Portal Solar é o maior portal de energia solar do Brasil, nada mais justo do que dedicarmos um post do nosso blog para contar a história da energia solar e um pouco sobre quem a criou. Afinal, essa invenção tem contribuído significativamente com a geração de uma energia limpa e renovável em todo o mundo.

A origem da energia solar: O Sol

A energia solar tem como origem o Sol, atuando como fonte de energia e com sua luz sendo utilizada em diversos processos, principalmente na geração de energia solar fotovoltaica, aquecimento de água pela energia termossolar e em usinas e parques solares.

O Sol teve seu surgimento há cerca de 4,6 bilhões de anos, como a maior estrela do Sistema Solar, sendo responsável por fenômenos meteorológicos, alterações climáticas e pela fotossíntese, processo do qual todos os seres vivos são dependentes. Sua composição é de 74% hidrogênio e 24% hélio, com a taxa restante formada por oxigênio, carbono e ferro.

Qual é a origem da energia solar fotovoltaica?

A origem da energia solar fotovoltaica ocorreu em 1839, com a descoberta do efeito fotovoltaico por Alexandre Becquerel, porém, a era moderna da energia solar baseou-se no processo de dopagem do silício, por Calvin Fuller, e na criação da célula solar moderna, por Russell Shoemaker Ohl, em 1954.

Quando surgiu a energia solar?

O anúncio da primeira célula fotovoltaica foi feito durante uma reunião anual da National Academy of Sciences em abril de 1954. Assim como toda grande descoberta científica, no entanto, ela não aconteceu de um dia para o outro. O processo de aperfeiçoamento da técnica foi demorado e envolveu diferentes cientistas e engenheiros.

Russell Ohl foi quem inventou a primeira placa de silício e também foi o primeiro a patentear o sistema fotovoltaico moderno, mais ou menos como conhecemos hoje. No entanto, seu êxito só foi possível graças ao trabalho de Calvin Fuller, Gerald Pearson e Daryl Chapin, cientistas do laboratório Bell Labs.

Fuller foi o químico que desenvolveu, pela primeira vez, o processo de dopagem do silício. Pearson, então, estabilizou as placas de silício a partir de reações químicas produzidas pelo contato de uma junção P-N ou diodo com as placas mergulhadas em lítio, podendo observar um comportamento fotovoltaico nas placas analisadas.

Nesse mesmo momento, Chapin procurava uma fonte de energia alternativa para as baterias usadas em redes telefônicas remotas. Fuller e Pearson entraram em contato com o físico e, em 1955, células de silício foram usadas pela primeira vez como fonte de alimentação de uma rede telefônica na Geórgia, um estado dos Estados Unidos.

A evolução da energia solar fotovoltaica

A evolução da energia solar fotovoltaica teve início a partir da pesquisa de um físico francês, Alexandre Edmond Becquerel, em 1839, que iniciou seus estudos sobre o efeito fotovoltaico.

Além disso, Charles Fritts, um inventor de Nova York, originou a primeira célula fotovoltaica produzida por selênio revestido de ouro. Este marco da tecnologia fotovoltaica data o ano de 1883, quando foi possível gerar uma corrente contínua e constante para a conversão elétrica máxima de 1% (enquanto, atualmente, trabalha-se com 20% de eficiência).

Mais adiante, os cientistas do Bell Laboratories foram os pioneiros na fabricação de células de silício que possuíam 6% de conversão, sendo mais eficientes que as anteriores.

Uma das primeiras utilizações de painéis solares ocorreu em 1958 no espaço, quando o satélite Vanguard I foi lançado, com o auxílio de um painel de 1 W para alimentar seu rádio na viagem. Além disso, foram construídas as primeiras instalações solares para casas, estabelecimentos e até mesmo para meios de transportes, como ônibus, navio e avião.

Confira, a seguir, a linha do tempo da evolução da energia solar fotovoltaica:

1839: Descoberta do efeito fotovoltaico

A descoberta da tecnologia fotovoltaica deu-se a partir da pesquisa de um físico francês chamado Alexandre Edmond Becquerel, em 1839, que descobriu o efeito fotovoltaico

1883: Primeira célula fotovoltaica

Neste ano, Charles Fritts, um inventor de Nova York, originou a primeira célula fotovoltaica produzida por selênio revestido de ouro. Este marco da tecnologia permitiu gerar uma corrente contínua e constante para a conversão elétrica máxima de 1%, enquanto, hoje em dia, contamos com 20% de eficiência. Além disso, também foram fabricadas células fotovoltaicas de silício, com 6% de conversão, pelos cientistas do Bell Laboratories.

1905: Descoberta do efeito fotoelétrico

Apesar de ter sido conhecido como pioneiro na descoberta do efeito fotoelétrico, Albert Einstein, em 1905, apenas modernizou e aprimorou os conceitos, uma vez que seus experimentos apontaram a emissão de elétrons de uma superfície em interação com uma onda eletromagnética, formando o efeito fotoelétrico. No entanto, a descoberta foi feita, de fato, pelo físico Heinrich Hertz em 1887.

1922: Prêmio Nobel para Einstein sobre o efeito fotoelétrico

Einstein acreditava que um raio de luz não seria apenas uma onda contínua percorrendo o espaço, mas, sim, uma forma de geração de energia. A partir disso, foram realizados estudos, e, em 1922, o físico recebeu o Prêmio Nobel de Física por seu trabalho acerca do efeito fotoelétrico.

1930: Teoria do efeito fotovoltaico

A teoria do efeito fotovoltaico foi instituída por Schottky, que, alguns anos depois, criou a primeira célula fotovoltaica de mono-silício prática. Com isso, o reconhecimento de sua teoria possibilitou a utilização de painéis solares no espaço em 1958.

1932: Descoberta do efeito fotovoltaico no seleneto de cádmio (CdSe)

Ainda aproveitado nos tempos atuais, o material utilizado para geração do efeito fotovoltaico, composto por seleneto de cádmio (CdSe), foi descoberto por Audobert e Stora em 1932.

1954: Processo da dopagem de silício

Em 1954, o químico Calvin Fuller, do Bell Laboratories, nos Estados Unidos, elaborou o processo de dopagem do silício, que deu origem à era moderna da história da energia solar. Além disso, Fuller compartilhou a sua descoberta com o físico Gerald Pearson, que desenvolveu melhorias ao experimento.

1954: Criação da célula solar moderna

Embora sua origem tenha sido em 1839, a energia solar foi estudada durante muitos anos até a aplicação de técnicas que desenvolvessem suas células, como a que foi realizada pelo cientista Russell Shoemaker Ohl em 1954. Essa invenção foi denominada “célula solar moderna”.

1958: Início das utilizações de painéis solares 

O início das utilizações de painéis solares ocorreu de modo surpreendente. Em 1958, um painel de 1 W foi anexado ao satélite Vanguard I, que foi enviado ao espaço, para alimentar seu rádio na viagem. A partir disso, foram implementados os primeiros sistemas fotovoltaicos para residências, estabelecimentos e até mesmo para meios de transportes, como ônibus, navios e aviões.

1976: Criação da primeira célula de silício amorfo

Em 1976, os engenheiros David Carlson e Christopher Wronski, dos laboratórios RCA, deram origem à primeira célula de silício amorfo, que conta com uma eficiência de 1,1%.

1992: Criação de célula de filme fino

No ano de 1992, na Universidade da Flórida do Sul, foi desenvolvida uma célula de filme fino, que contém 15,89% de eficácia.

1994: Primeira célula solar que superou em 30% a eficiência de conversão

O National Renewable Energy Laboratory (NREL), ou Laboratório Nacional de Energia Renovável em tradução livre, criou a primeira célula que concentra 180 sóis de GaInP/GaAs, ou gálio fosforeto de índio/arsenieto de gálio, tornando-se a primeira célula solar que superou em 30% a eficiência de conversão.

1999: Capacidade fotovoltaica total instalada no mundo atinge os 1.000 megawatts

No mundo inteiro, a capacidade total de instalação de energia fotovoltaica alcançou 1.000 megawatts (MW) em 1999.

2000: Utilização de sistemas fotovoltaicos conectados à rede

No ano 2000, foram constituídos sistemas fotovoltaicos conectados à rede (on-grid) na maioria dos países de Primeiro Mundo, a fim de suprir energia à rede elétrica convencional. A partir de sua implementação, a produção anual mundial subiu para 4.200 MWp de células fotovoltaicas.

2006: Novo recorde ao obter uma célula solar com 40% de eficiência

Pela primeira vez, a utilização de células solares de polisilício alcança o restante das tecnologias fotovoltaicas em 2006.

2011: Crescimento das fábricas solares na China, reduzindo custos de fabricação

Em 2011, as fábricas solares chinesas se expandiram de forma rápida, tornando os custos de fabricação mais acessíveis, com menos de US$1.25 por watt a cada módulo fotovoltaico de silício produzido. Dessa forma, as instalações cresceram no mundo todo.

2012: Regulamentação da RN 482 da Aneel

A Resolução Normativa n° 482, instituída pela Aneel em abril de 2012, estabelece que as condições gerais para o acesso de microgeração e minigeração distribuída aos sistemas de distribuição de energia elétrica e o sistema de compensação de energia elétrica serão válidos. Portanto, a resolução permite a qualquer consumidor gerar sua própria energia renovável conectada à rede de distribuição, com o acúmulo de créditos energéticos, autorizando, inclusive, os critérios necessários para a conexão à rede de sistemas de energia solar.

2015: Resolução Normativa 687/2015 pela Aneel

Visando aprimorar a RN 482/2012, em 2015, a Aneel determinou que geradores com potência de até 75 kW seriam considerados como microgeração de energia fotovoltaica, enquanto geradores acima de 75 kW e menor ou igual a 5 MW seriam considerados como minigeração.