Na samym wstępie wypadało by wytłumaczyć co oznacza skrót OZE?

Jest to „odnawialne, niekopalne źródła energii obejmujące energię wiatru, energię promieniowania słonecznego, energię aerotermalną, energię geotermalną, energię hydrotermalną, hydroenergię, energię fal, prądów i pływów morskich, energię otrzymywaną z biomasy, biogazu, biogazu rolniczego oraz z biopłynów” (Ustawa z 20 lutego 2015 r).

Czyli mówiąc krótko są to źródła energii, które w zasadzie się nie wyczerpują.

Wydaje się to proste, prawda? W koło nas widzimy efekty wykorzystania OZE – rolnictwo, osoby fizyczne, biznes. Na szczególną uwagę zasługują instalacje fotowoltaiczne, ponieważ ich obecność jest mocno dostrzegalna w obecnych czasach. Warto zadać sobie pytanie skąd one się wzięły, jaka jest ich geneza i kto przyczynił się do tego, że dziś gro ludzi korzysta z takowych instalacji?

• Francuski naukowiec Alexandre Edmond Becquerel prowadził eksperymenty z elektrodami metalowymi i elektrolitem już w 1839. Jego prace badawcze dotyczyły elektryczności i fotografii. W 1840 odkrył zjawisko fotowoltaiczne, a w 1866 jako pierwszy dokonał pomiaru temperatury za pomocą ogniwa termoelektrycznego.
• Po 40-stu latach genialnego odkrycia Becquerela, następne osoby mocno angażują się w badania i są to między innymi brytyjscy naukowcy – William Grylls Adams i jego uczeń Richard Evans Day. Postawili oni kolejny krok dla rozwoju instalacji fotowoltaicznej. Badając materiały wykonane z selenu, zaobserwowali, że w trakcie ich ekspozycji na światło można wytworzyć impuls elektryczny. Ich pionierska praca była zapowiedzią mechaniki kwantowej na długo zanim większość chemików i fizyków zaakceptowała istnienie atomów. Dzięki temu Adams i Evans odkryli efekt fotowoltaiczny, udowadniając, że stały materiał potrafi przetworzyć energię świetlną w prąd bez ruchu czy ciepła.
• Mija kolejne kilkadziesiąt lat. W 1904 roku znany wszystkim Albert Einstein opublikował swoją pracę opisującą naturę światła i efekt fotowoltaiczny. Wykazał w niej, że światło to strumień cząstek – fotonów, z których każdy niesie ściśle określoną porcję energii – kwant energii. Foton oddziałując na elektron znajdujący się na powierzchni płytki metalowej, przekazuje mu całą swą energię. Gdy energia fotonu jest większa od energii wiązania elektronu, elektron zostaje wyrwany z powierzchni płytki i zachodzi zjawisko fotowoltaiczne. Ten najsłynniejszy fizyk świata w 1921 roku, za swoje odkrycie, został uhonorowany Nagrodą Nobla. Ciekawostką jest fakt, że w 1916 roku Amerykanin Robert Millikan poparł teorię Einsteina, przedstawiając doświadczalny dowód istnienia zjawiska fotowoltaicznego.
• Polak również wpisał się w historię powstania fotowoltaiki. Był to Jan Czochralski, który w 1916 roku opracował metodę produkcji krzemu monokrystalicznego. Osiągnięcie Polaka umożliwiło wytwarzanie monokrystalicznych ogniw słonecznych. Pierwsze takie ogniwo krzemowe zostało zbudowane w 1941 roku.
• Pierwszy moduł fotowoltaiczny powstał w 1954 roku w oddziale badawczym Bell Laboratories. Te krzemowe ogniwa słoneczne opracowali Gerald Pearson, a także Daryl Chapin i Calvin Fuller. Miały one małą sprawność na poziomie 6% i zasilały jedynie wiatraki zabawki, a także radio. Odkrycie trójki naukowców opisano w The New York Times jako „początek nowej ery, prowadzącej ostatecznie do realizacji wykorzystania niemal nieograniczonej energii słońca do zastosowań cywilizacyjnych”. Wysokie koszty wytwarzania ogniw oraz ich niska efektywność powodowały, że osiągnięcie traktowano bardziej jako ciekawostkę technologiczną niż coś, co mogłoby być powszechnie używane.
• Ceny fotowoltaiki w połowie XX wieku były horrendalne, a sama technologia – niedostępna dla zwykłych ludzi. Dlatego też, w 1958 roku Armia Amerykańska i Air Force postanowiły wykorzystać ogniwa fotowoltaiczne jako źródło zasilania dla ściśle tajnego projektu – orbitujących wokół Ziemi satelitów. Początkowo technologia się nie sprawdziła, a Stany postanowiły przerzucić się na baterie chemiczne – źródła zasilania dla satelity Vanguard. Doktor Hans Ziegler był przeciwny teorii, że technologia ogniw fotowoltaicznych jest niesprawdzalna. Twierdził również, że konwencjonalne baterie wyczerpią się w ciągu kilku dni, podczas gdy ogniwa słoneczne mogłyby zasilać satelitę przez lata. Pod jego namową Armia Amerykańska poszła na kompromis i w satelicie Vanguard I zastosowano podwójny system zasilania: bateriami chemicznymi oraz krzemowymi ogniwami słonecznym. Był to bardzo dobry ruch, ponieważ tak jak przewidywał Ziegler, baterie chemiczne zawiodły po mniej więcej tygodniu, podczas gdy krzemowe ogniwa słoneczne przetrwały wiele lat.
• W latach 60-tych dzięki NASA rozkwitło wykorzystanie ogniw słonecznych w kosmosie., ponieważ dla szarych ludzi koszty były bardzo wysokie. W kosmosie natomiast cena nie była istotnym czynnikiem. Dla inżynierów zmartwieniem były: rozmiar, wydajność i trwałość.
• Lata 70-te przyniosły ponad 80% obniżkę kosztów związanych z produkcją paneli fotowoltaicznych. Moduły fotowoltaiczne zaczęły zasilać latarnie morskie, przejazdy kolejowe i budynki, których podłączenie do sieci było zbyt kosztowne. Ciągła poprawa wydajności i obniżanie cen pozwoliło na to, by w kolejnym dziesięcioleciu niewielkie ogniwa solarne pojawiły się w dużej części gospodarstw domowych, przede wszystkim zasilając kalkulatory, radia, zegarki i latarki.
• W latach 80-tych ogniwa zaczęły pojawiać się już w dużej części gospodarstw domowych, a przełomowym okazał się schyłek XX wieku – w latach 90-tych powstały pierwsze autonomiczne i podłączone do sieci instalacje słoneczne, głównie w Niemczech i Japonii. Wprowadzone dotacje na ten cel w wyżej wymienionych Państwach dodatkowo pchnęły do rozwoju i produkcji paneli fotowoltaicznych.
• W 2000 roku rozpoczęto masową produkcję paneli fotowoltaicznych. Do dziś technologia jest udoskonalana, a współcześnie dostęp ma do niej każdy z nas. Według danych Instytutu Energii Odnawialnej pod koniec 2020 roku moc zainstalowana PV w Polsce osiągnęła blisko 2,5 GW. Prognozowano, że obroty na rynku fotowoltaiki w 2021 roku wzrosną w stosunku do poprzedniego nawet o 25%, przekraczając 5 miliardów złotych.
• Rok 2023 był intensywnym okresem dla przemysłu fotowoltaicznego, który kontynuował dynamiczny rozwój, przynosząc innowacje, wzrost zainstalowanej mocy i umacnianie roli energii słonecznej w globalnym miksie energetycznym. Według danych przedstawionych przez Agencję Rynku Energii, w Polsce mamy 16,53 GW mocy zainstalowanej w systemach PV (stan na koniec listopada 2023). Oznacza to, że w ciągu roku 2023 moc ta wzrosła o ponad 4 GW.

Podsumowując całą tę historię mogę stwierdzić, że powstanie paneli fotowoltaicznych ma bardzo głębokie korzenie. Wielu ludzi, naukowców i badań przyczyniło się do tego, co my dziś używamy, czerpiemy korzyści wykorzystując to dla nas samych oraz dbając o środowisko. Wszystko ma swój początek to takie ziarenko, które później przeradza się w wielkie drzewo dające gro benefitów. Obserwując wzrost jaki nastąpił w rozwoju branży fotowoltaiki w ostatnich latach i biorąc pod uwagę nieograniczony potencjał Słońca, można przewidywać, że w niedalekiej przyszłości fotowoltaika będzie najbardziej rozpowszechnionym odnawialnym źródłem energii. Nieustanne innowacje i zmiany w tej technologii będą prowadzić do coraz lepszego i wydajniejszego wykorzystania zjawiska fototowoltaiki. Kto wie może za sto lat osiągnie ona taki poziom, że to co mamy dziś będzie już tylko historią?