Fotovoltaico. Un po’ di storia

Il sole viene sfruttato, per le sue proprietà termiche, fin dall’antichità. Ripercorriamo le tappe del fotovoltaico, dagli antichi Greci fino ai giorni nostri.

Sia gli antichi Greci che i Romani
conoscevano i rudimenti dello sfruttamento del calore del sole
nell’architettura delle abitazioni. E la sua luce?

212 a.C. Le cronache raccontano di Archimede,
inventore di un sistema di specchi a concentrazione di luce solare
per incendiare la flotta romana che stava assediando la sua
città, Siracusa. È passato alla storia come il
leggendario stratagemma degli “specchi ustori”.

I-III sec. d.C. I Romani compiono parecchi
avanzamenti nelle arti manifatturiere, introducendo il vetro nelle
costruzioni proprio allo scopo di far entrare la luce e trattenere
il tepore. Nel contempo, s’usano colori scuri per pentolame e
terraglie, per assorbire maggior energia termica. Sembra potersi
datare al 37 d.C. la costruzione della prima serra vetrata per far
crescere ortaggi per Tiberio.

I millennio Svariate testimonianze presso antiche
civiltà, Cinesi, Anasazi, indiani Pueblo, dell’uso del
calore solare per riscaldare ambienti, per far evaporare liquidi e
altri impieghi.

1515. Leonardo da Vinci concepisce i disegni di
uno specchio parabolico per un’applicazione tecnico-pratica
(asciugare i tessuti).


1700.
Antoine Lavoisier costruisce una fornace solare che
arriva a sciogliere il platino (oltre 1.5000 °C).

1767. In Svizzera, Horace de Saussure inventa il
primo collettore solare piatto.

1799. Alessandro Volta, primo al mondo, inventa la
pila e produce una corrente elettrica continua. Non solo: apre la
strada a molte ricerche, dando ai ricercatori un modo per la
creazione e il controllo di una corrente.

1839. Si scopre l’effetto fotovoltaico,
allorché l’allora 19enne fisico francese Alexandre Edmond
Becquerel, compiendo esperimenti sull’elettrolisi con due elettrodi
metallici, si accorge di un lieve flusso di corrente elettrica di
alcuni materiali se esposti alla luce.

1860. Circa venti anni dopo, Antonio Pacinotti
ricomincia a studiare le “correnti elettriche generate dall’azione
del calorico e della luce”. Pacinotti aveva già alle spalle
il primato della produzione di corrente continua indotta.

1876. Gli europei, da un lato, gli americani,
dall’altro, sono tutti indaffarati nelle ricerche sulla
trasmissione via telegrafo. Si stendono i primi cavi da un
continente all’altro, e si testano diversi metalli. Tra cui il
selenio. Che è un ottimo materiale quando è al
coperto; ma quando la luce del sole lo raggiunge, la sua
conduttività cambia tremendamente. La constatazioe di
Willoughby Smith eccita tutti i ricercatori, e i due britannici
William G. Adams e richard Evans alla fine descrivono con
precisione nel 1876 l’effetto: se si illumina il selenio, si genera
una lieve corrente elettrica. Ecco l’effetto fotovoltaico.

1879. Negli Stati Uniti Charles Fritts si spinge
oltre. Stende un sottile strato di selenio e lo copre con una
sottile pellicola semitrasparente d’oro. Nasce il primo pannello al
mondo, l’antenato dei moduli moderni, che secondo Werner von
Siemens “rappresenta la prima volta la conversione diretta
dell’energia luminosa in energia elettrica”.

1921. Albert Einstein riceve il Premio Nobel del
1921 in fisica per le sue ricerche sull’effetto fotoelettrico –
fenomeno fulcro della generazione d’elettricità attraverso
celle fotovoltaiche.

1955. Gli scienziati dei Bell Laboratories Gerald
Pearson, Daryl Chapin e Calvin Fuller sviluppano la prima cella
solare al silicio capace di generare una corrente elettrica
misurabile. Siamo nel 1953, e il “New York Times” lancia
quest’invenzione come “l’inizio di una nuova era, che
condurrà finalmente allo sfruttamento dell’illimitata
energia del sole a beneficio di tutti gli usi della
civiltà”. Il brevetto della prima cella solare fotovoltaica
basata sul silicio reca la data del 1955.

1958. Prima grande, ambiziosa applicazione delle
celle fotovoltaiche. Il satellite Vanguard I viene lanciato nello
spazio. È il primo veicolo orbitante ad essere alimentato
dall’energia solare. Le celle al silicio gli forniscono energia
fino al 1964, quando il satellite viene disattivato. Un successo
tale che le celle fotovoltaiche diventano da allora parte
integrante di ogni progetto spaziale. Un lancio non solo
simbolico: la domanda di celle fotovoltaiche cresce insieme alla
rivoluzione delle telecomunicazioni via satellite e al varo di
nuovi progetti spaziali, portando a una flessione dei costi,
all’epoca esorbitanti, e al miglioramento della solidità e
dell’affidabilità.

1963. Le prime commercializzazioni di veri moduli
fotovoltaici risalgono solo al 1963. Da lì in poi il mercato
mondiale crescerà in doppia cifra ogni anno.

1976. Sharp realizza la prima calcolatrice solare,
la l’EL-8026. Solo che le cellette fotovoltaiche sono alloggiate
posteriormente, sul dorso, e ricaricano le pile a bottone. Sono la
Teal (Tokyo Electronic Application Laboratory) con la Photon e la
Royal con la Solar1 ad abolire le batterie, alimentando
l’elettronica direttamente dalle cellette solari, via via
più piccole ed efficienti.

1999-2009. La potenza totale installata nel mondo
a fine 2009 era 20,6 GW, di cui 19,6 solo nell’ultimo decennio.
L’andamento del mercato fotovoltaico mondiale 1999-2009 ha
registrato un +390%. Diminuzione media del prezzo pannelli nel
2009: – 38% rispetto al 2008 (1,40-1,90 $/Wp). Diminuzione prezzo
silicio: da 450 $/kg del 2007 a poco più di 70 $/kg del
2009. Produzione totale celle 2009 = 9,34 GW = +37% su 2008 (6,85
GW). Produzione totale film sottile 2009 = 1,68 GW = +18% su 2008.
Cina e Taiwan con il 38% del venduto totale (+37% rispetto al 2008)
rappresentano i principali produttori mondiali. Seguono Malaysia,
Filippine e India con il 18% sul totale (+137% rispetto al 2008).
Poi Europa e Giappone. Le vendite globali nel mondo sono aumentate
del 13% sul 2008.

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