Eine kurze Geschichte der weltweiten Photovoltaik-Entwicklung
Ein historischer Rückblick hilft uns, die Entwicklung der Photovoltaik-Technologie zu verstehen. Hier sind in chronologischer Reihenfolge die historischen Ereignisse im Zusammenhang mit der Entwicklung von Solarzellen:
Seit der Entdeckung des Photovoltaikeffekts (auch als Photovoltaikphänomen bekannt) in Flüssigkeiten durch den französischen Wissenschaftler E. Becquerel im Jahr 1839 haben Solarzellen eine lange Entwicklungsgeschichte von über 160 Jahren durchlaufen.
Insgesamt haben sowohl die Grundlagenforschung als auch der technologische Fortschritt die Entwicklung von Solarzellen positiv beeinflusst. Die erfolgreiche Entwicklung von einkristallinen Silizium-Solarzellen durch drei Wissenschaftler der Bell Labs in den USA trug entscheidend zur praktischen Anwendung von Solarzellen bei. Dies markierte einen Meilenstein in der Geschichte der Solarzellenentwicklung. Bis heute sind die Grundstruktur und der Mechanismus von Solarzellen unverändert geblieben.
Im Jahr 1877 untersuchten WG Adams und RE Day den photovoltaischen Effekt von Selen (Se) und entwickelten die erste Selen-Solarzelle.
Im Jahr 1883 beschrieb der amerikanische Erfinder Charles Fritts das Prinzip der ersten Selen-Solarzelle.
Im Jahr 1904 entdeckte Hallwachs, dass die Kombination aus Kupfer und Kupferoxid (Cu/Cu2O) lichtempfindlich ist; der deutsche Physiker Albert Einstein veröffentlichte eine Abhandlung über den photoelektrischen Effekt.
Im Jahr 1918 entwickelte der polnische Wissenschaftler Czochralski die Czochralski-Methode zum Züchten von Einkristall-Silizium.
Im Jahr 1921 erhielt der deutsche Physiker Albert Einstein den Nobelpreis für Physik für seine 1904 veröffentlichte Theorie zur Erklärung des photoelektrischen Effekts.
Im Jahr 1930 untersuchte B. Lang Solarzellen aus Kupferoxid und Kupfer und veröffentlichte die Abhandlung „Eine neue Art von Photovoltaikzelle“. W. Schottky veröffentlichte die Abhandlung „Eine neue Art von Photovoltaikzelle aus Kupferoxid“.
1932 entdeckten Audobert und Stora den photovoltaischen Effekt von Cadmiumsulfid (CdS).
Im Jahr 1933 veröffentlichte LO Grondahl das Papier "Copper-cuprous oxide rectifiers and photocells."
Im Jahr 1941 entdeckte Orr den Photovoltaikeffekt auf Silizium.
Im Jahr 1951 wurden pn-Übergänge gezüchtet, was die Herstellung von Solarzellen aus Einkristall-Germanium ermöglichte.
Im Jahr 1953 schloss Dr. Dan Trivich von der Wayne State University die erste theoretische Berechnung der Photovoltaikeffizienz verschiedener Materialien mit unterschiedlichen Bandlückenbreiten auf der Grundlage von Sonnenenergie ab.
Im Jahr 1954 berichteten P. Rappaport und andere bei RCA Laboratories über den photovoltaischen Effekt von Cadmiumsulfid (RCA: Radio Corporation of America).
Die Forscher DM Chapin, CS Fuller und GL Pearson von den Bell Laboratories berichteten von der Entdeckung einer Solarzelle aus Einkristall-Silizium mit einem Wirkungsgrad von 4,5 %, der einige Monate später 6 % erreichte.
1955 begann Western Electric mit dem Verkauf kommerzieller Patente für Silizium-Photovoltaik-Technologie. An der Universität von Arizona fand eine internationale Solarenergiekonferenz statt. Hoffman Electronics brachte ein kommerzielles Solarzellenprodukt mit einem Wirkungsgrad von 2 % und 14 mW pro Zelle auf den Markt. Der Preis lag bei 25 US-Dollar pro Zelle, was 1.785 US-Dollar pro Watt entspricht.
Im Jahr 1956 veröffentlichten P. Pappaport, JJ Loferski und EG Linder einen Artikel mit dem Titel „Electronic Current Effects in Germanium and Silicon pn Junctions“.
Im Jahr 1957 erreichte Hoffman Electronics einen Wirkungsgrad von 8 % für seine einkristalline Siliziumzelle. DM Chapin, CS Fuller und GL Pearson erhielten Patente für ihr "Solar Energy Conversion Device."
1958 entwickelte T. Mandelkorn vom US Signal Corps monokristalline Silizium-Photovoltaikzellen vom n/p-Typ, die eine hohe Strahlungsbeständigkeit aufwiesen und daher für Weltraumbatterien unverzichtbar waren. Hoffman Electronics erreichte mit monokristallinen Siliziumzellen einen Wirkungsgrad von 9 %. Der erste mit Photovoltaikzellen betriebene Satellit, Pioneer 1, wurde gestartet. Er verfügte über eine 100 cm² große Photovoltaikzelle mit einer Ausgangsleistung von 0,1 W, die zur Stromversorgung eines 5-mW-Backup-Mikrofons diente.
Im Jahr 1959 erreichte Hoffman Electronics einen kommerziellen Wirkungsgrad von 10 % für monokristalline Siliziumzellen, wobei der Serienwiderstand der Zelle durch den Einsatz einer Gitterelektrode deutlich reduziert wurde. Der Satellit Explorer 6 wurde mit einer Anordnung von 9.600 Solarzellen mit jeweils 2 cm² und einer Gesamtleistung von 20 W gestartet.
Im Jahr 1960 erreichte Hoffman Electronics einen Wirkungsgrad von 14 % bei monokristallinen Siliziumzellen.
Im Jahr 1962 wurde der erste kommerzielle Kommunikationssatellit, Telstar, mit 14-W-Solarzellen gestartet.
Im Jahr 1962 wurde der erste kommerzielle Kommunikationssatellit, Telstar, mit 14-W-Solarzellen gestartet.
Im Jahr 1962 wurde der erste kommerzielle Kommunikationssatellit, Telstar, mit 14-W-Solarzellen gestartet.
Im Jahr 1963 produzierte die Sharp Corporation erfolgreich Photovoltaikzellenmodule; Japan installierte auf einem Leuchtturm eine 242-W-Photovoltaikanlage, die damals die größte der Welt war.
Im Jahr 1964 wurde das Raumschiff "Numberland" gestartet, das mit einer 470-W-Photovoltaikanlage ausgestattet war.
Im Jahr 1965 schlugen Peter Glaser und AD Little das Konzept eines Satelliten-Solarkraftwerks vor.
Im Jahr 1966 wurde ein großes astronomisches Observatorium im Orbit mit einer 1000-W-Photovoltaikanlage in Betrieb genommen.
Im Jahr 1972 installierten französische Forscher in einer ländlichen Schule in Niger eine Cadmiumsulfid-Photovoltaikanlage, um Bildungsfernsehen mit Strom zu versorgen.
Im Jahr 1973 baute die University of Delaware in den USA das erste Photovoltaikhaus der Welt.
Im Jahr 1974 startete Japan sein "Sunshine Project" zur Stromerzeugung durch Photovoltaik. Tyco Laboratories züchtete das erste kristalline EFG-Siliziumband mit einer Breite von 25 mm und einer Länge von 457 mm (EFG steht für Edge Defined Film Fed-Growth).
Im Jahr 1977 überschritt die weltweite Produktion von Photovoltaikzellen die Marke von 500 kW. Aufbauend auf den Arbeiten von WE Spear aus dem Jahr 1975 zur Kontrolle des pn-Übergangs entwickelten DE Carlson und CR Wronski die weltweit erste Solarzelle aus amorphem Silizium (a-Si).
Im Jahr 1979 erreichte die weltweit installierte Solarzellenkapazität 1 MW.
Im Jahr 1980 erreichte ARCO Solar als erster Hersteller von Photovoltaikzellen eine jährliche Produktionskapazität von 1 MW. Sanyo Electric leistete Pionierarbeit bei der Verwendung von amorphen Siliziumzellen in einem Taschenrechner und schloss anschließend die Massenproduktion von amorphen Siliziummodulen ab und führte Tests im Freien durch.
Im Jahr 1981 gelang einem mit Photovoltaik betriebenen Flugzeug namens Solar Challenger ein erfolgreicher Flug.
Im Jahr 1982 lag die weltweite Solarzellenproduktion bei über 9,3 MW. Im Jahr 1983 lag die weltweite Solarzellenproduktion bei über 21,3 MW. Ein mit 1 kW Photovoltaik betriebenes Auto namens SolarTrek durchquerte Australien und legte in 20 Tagen 4.000 Kilometer zurück.
1984 wurde ein kommerzielles Solarzellenmodul aus amorphem Silizium mit einer Fläche von 929 cm² eingeführt.
Im Jahr 1985 erreichte der Preis für monokristalline Silizium-Solarzellen 10 USD/W. Martin Green von der University of New South Wales in Australien entwickelte eine monokristalline Silizium-Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 20 %.
Im Juni 1986 brachte ARCO Solar das G-4000 auf den Markt, das weltweit erste kommerzielle Dünnschicht-Solarzellenmodul.
Im November 1987 gewann der GM Sunraycer das mit Photovoltaik betriebene Autorennen Pentax World Solar Challenge, bei dem er 3.100 km quer durch Australien mit einer Durchschnittsgeschwindigkeit von etwa 71 km/h zurücklegte.
Im Jahr 1990 überstieg die weltweite jährliche Solarzellenproduktion 46,5 MW.
Im Jahr 1991 lag die weltweite jährliche Solarzellenproduktion bei über 55,3 MW; die vom Schweizer Professor Gratzel entwickelte, farbstoffsensibilisierte Nano-TiO2-Solarzelle erreichte einen Wirkungsgrad von 7 %.
Im Jahr 1992 überstieg die weltweite jährliche Solarzellenproduktion 57,9 MW.
Im Jahr 1993 überstieg die weltweite jährliche Solarzellenproduktion 60,1 MW.
Im Jahr 1994 lag die weltweite jährliche Solarzellenproduktion bei über 69,4 MW.
Im Jahr 1995 überstieg die weltweite jährliche Solarzellenproduktion 77,7 MW; die gesamte installierte Kapazität an Photovoltaikzellen erreichte 500 MW.
Im Jahr 1996 überstieg die weltweite jährliche Solarzellenproduktion 88,6 MW.
Im Jahr 1997 überstieg die weltweite jährliche Solarzellenproduktion 125,8 MW.
Im Jahr 1998 überstieg die weltweite jährliche Solarzellenproduktion 151,7 MW; die Produktion von Solarzellen aus polykristallinem Silizium übertraf erstmals die von Solarzellen aus monokristallinem Silizium.
Im Jahr 1999 überstieg die weltweite Jahresproduktion von Solarzellen 201,3 MW. MA Contreras et al. vom US National Research Laboratory (NREL) berichteten, dass der Wirkungsgrad von Kupfer-Indium-Zinn-Solarzellen (CIS) 18,8 % erreichte und amorphe Silizium-Solarzellen einen Marktanteil von 12,3 % hatten.
Im Jahr 2000 überstieg die weltweite Jahresproduktion von Solarzellen 399 MW. Wu X., Dhere RG, Aibin DS et al. berichteten, dass der Wirkungsgrad von Cadmiumtellurid-Solarzellen (CdTe) 16,4 % erreichte und der Preis für monokristalline Silizium-Solarzellen bei etwa 3 USD/W lag.
Im Jahr 2002 lag die weltweite Jahresproduktion von Solarzellen bei über 540 MW. Der Preis für polykristalline Silizium-Solarzellen lag bei etwa 2,2 USD/W.
Im Jahr 2003 lag die weltweite jährliche Solarzellenproduktion bei über 760 MW. Das Fraunhofer ISE in Deutschland erreichte mit seinen LFC-Solarzellen (Laser-Fired-Contact) aus kristallinem Silizium einen Wirkungsgrad von 20 %.
Im Jahr 2004 überstieg die weltweite Solarzellenproduktion 1.200 MW. Das Fraunhofer ISE in Deutschland meldete einen Wirkungsgrad von polykristallinen Silizium-Solarzellen von 20,3 Prozent. Amorphe Silizium-Solarzellen machten 4,4 Prozent des Marktanteils aus und lagen damit nur noch bei einem Drittel des Niveaus von 1999. Auf CdTe entfielen 1,1 Prozent und auf CIS 0,4 Prozent.
Im Jahr 2005 erreichte die weltweite jährliche Solarzellenproduktion 1.759 MW.
