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Historia del panel solar: ¿cómo nació y cuál ha sido su evolución?

By 22 de septiembre de 2022diciembre 5th, 2022Glosario Técnico
historia panel solar1

¿Cuándo surge el panel solar?

La historia del panel solar tiene su origen en el efecto fotovoltaico, que fue descubierto en el año 1838 por el físico francés Alexandre Edmond Becquerel. Tras muchos estudios y experimentos, Becquerel descubrió que gracias a la luz solar, y con la ayuda de dos electrodos metálicos, podía generar electricidad.
En el año 1958 se empezó a utilizar la energía solar en el espacio y, con el paso del tiempo y los nuevos descubrimientos, se fue introduciendo en la vida cotidiana, convirtiéndose actualmente en la energía renovable más utilizada, donde la mayoria de instalación de placas solares se realiza en viviendas unifamiliares y sector industrial.

La evolución de los paneles solares en la historia

Siglo III a.C: Primeros usos de la luz solar con espejos

El Sol siempre ha sido un elemento indispensable para la supervivencia de todas las especies en la Tierra. Además de ello, el astro ha significado una gran herramienta para la producción y el aprovechamiento de la energía. Ya las primeras civilizaciones lo utilizaban como medio para la generación de energía térmica y ya en Grecia se llegó a inventar un sistema de espejos cóncavos para direccionar los rayos solares y encender objetos a través de la luz solar, como es el caso de la antorcha olímpica.

La primera referencia a nivel histórico que podemos encontrar al uso de la energía solar data del siglo III a.C en la batalla de Siracusa, la cual enfrentó a griegos y romanos. Se tiene constancia de que el físico Arquímedes utilizó una serie de espejos hexagonales para concentrar los rayos del sol y dirigirlos a una flota romana con el objetivo de quemarla.

20 d.C: Uso del cristal para mantener el calor del sol.

Como consecuencia a una escasez de madera que vivió el Imperio romano durante sus inicios, los romanos fueron los primeros que utilizaron el vidrio en las ventanas de sus hogares para concentrar el calor proveniente de los rayos solares y así mantener una buena temperatura en los interiores de las casas.

Otro ejemplo de los usos del Sol que hizo el Imperio de Roma se ve ejemplificado en la invención de los invernaderos. Los primeros indicios que se tienen registrados sobre el uso de invernaderos o casas de cristal datan del siglo I d.C durante el mandato de Tiberio Julio César Augusto. Estas casas se utilizaban como herramienta para conservar plantas exóticas o semillas que provenían de regiones lejanas al Imperio.

Siglos I-VI d.C: Desarrollo de la arquitectura solar.

La arquitectura solar llegó a desarrollarse y a expandirse durante todo el tiempo que duró el Imperio romano, evolucionando y adaptándose a las necesidades de la sociedad en aquel momento.

Estos son algunos de los avances solares que consiguieron los romanos:

  • Incorporaron un derecho jurídico que garantizaba el acceso de todos los ciudadanos a los rayos solares, sin que pudiese existir ninguna infraestructura que impidiese la irrupción del Sol
  • Crearon una arquitectura solar eficiente en los hogares en la que, los comedores invernales debían orientarse a la puesta de Sol invernal de cara al suroeste, mientras que los comedores de uso estival debían dar al norte
  • La construcción de dos tipos de casas: una invernal y otra estival, siguiendo la técnica solar griega. Plinio el Joven fue el primer romano en disponer de este tipo de hogar y cada uno tenía unas características adecuadas a la temperatura en función de la época del año.
  • La invención del heliocaminus o “horno solar”

Entre otras innovaciones.

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Siglo XIII d.C: Casas orientadas al Sol.

En el suroeste de Norteamérica convivió una civilización amerindia conocida como Anasazi que disponía de un tipo de casas orientadas al Sol. Se tiene constancia de que esta sociedad pervivió hasta el siglo XIII y que fueron cazadores-recolectores que con el tiempo se sedentarizaron, asentándose en edificios de adobe y piedra y creando terrazas escalonadas que se orientaban a la dirección en la que se producían las trayectorias solares.

historia del panel solarFuente: flickr.com. Pueblo Anasazi en Cliff Palace, Mesa Verde

Cuando se desplazaban para ocupar nuevos territorios, elegían lugares con acantilados orientados hacia el sur. Estas grutas o acantilados que escogían les servían como acumuladores térmicos que al mismo tiempo les protegían del frío.

Los Ansanzi fueron las primeras sociedades en inventar lo que a día de hoy se conoce como Urbanismo Solar.

1767: Primer horno solar.

Horace Bénédict de Saussure fabricó lo que se conoce como el primer horno solar de la historia. Se trataba de una caja aislada recubierta de capas de cristal que captaba la luz del sol y era capaz de superar los 110ºC grados de temperatura. Solo podía funcionar durante los días soleados pero era completamente capaz de cocinar los alimentos de manera óptima.

1839: Reconocimiento del efecto fotovoltaico.

Durante este año se reconoce por primera vez el efecto fotovoltaico, por parte del físico francés Alexadre-Edmond Becquerel, mientras este realizaba experimentos con una pila electrolítica. Alexadre se dio cuenta, tras varias pruebas, de que, al exponer la pila a la luz solar, la corriente subía por uno de los electrodos.

1866: Primer colector solar parabólico

Augustin Mouchot, investigador francés, construyó a mitad del siglo XIX una máquina capaz de extraer la energía solar de manera práctica. En 1866, después de seis años de trabajo, produjo el primer colector solar parabólico de la historia. Su funcionamiento era muy simple: los rayos solares se concentraban mediante un conjunto de espejos en una caldera con agua. Cuando el agua hervía, el vapor que se producía accionaba un motor a vapor.

Con el tiempo este invento fue mejorando y, en el año 1878, Augustin Mouchot creó el generador solar de vapor con la ayuda del ingeniero francés Abel Pifre.

historia panel solarFuente: nouvelobs.com. Primer colector solar parabólico de Augustin Mouchot

1873: Descubrimiento de la fotoconductividad del selenio.

Willoughby Smith, ingeniero eléctrico nacido en Inglaterra, descubre la fotoconductividad del selenio, invento que permitió que se diese la invención de la célula fotovoltaica tiempo más tarde.

Smith estuvo involucrado en un proyecto de cables telegráficos submarinos. Este descubrió un método para ir probando un cable submarino a la vez que se instalaba. Para desarrollar el circuito, Willoughby Smith seleccionó varillas de selenio, ya que necesitaba un material semiconductor de alta resistencia.

Llevando a cabo varias pruebas, Smith descubrió que la conductividad de las varillas de selenio aumentaba de forma exponencial al ser expuestas a una luz intensa. Fue entonces cuando el ingeniero inglés publicó el artículo “Efecto de la Luz en selenio durante el paso de una corriente eléctrica”, Edición del 20 de febrero de 1873 en la revista Nature.

1876: Primera célula fotovoltaica de selenio.

El descubrimiento realizado por Willoughby Smith llamó la atención de dos científicos británicos: William Grylls Adams y Richard Evans Day.

Estos crearon la primera célula fotovoltaica de selenio, un logro que marcó un antes y un después en la historia de la fotovoltaica. Pese a este gran hito, la cantidad de energía que generaban los paneles era todavía muy reducida y estas estaban muy lejos de ser útiles en la práctica.

1883: Panel solar compuesto por selenio y revestido de pan de oro.

Otro gran avance vino por parte del neoyorquino Charles Fritts, el cual fabricó un panel solar compuesto por selenio y revestido de pan de oro. Este artefacto generó una corriente continua, a la exposición tanto de la luz directa solar como de la luz difusa.

La eficiencia de este panel oscilaba entre el 1 y el 2%, niveles muy bajos si tenemos en cuenta la actual eficiencia energética de hasta un 20%.

Charles Fritts envió su prototipo a Werner von Siemens, ingeniero alemán de renombre, el cual decidió presentarlo en la Real Academia de Prusia sin éxito, puesto que el invento era muy adelantado a la época y prácticamente nadie lograba entender del todo el funcionamiento del efecto fotoeléctrico.

1891: El primer calentador solar de agua.

Durante el año 1891 Clarence Kemp creó lo se conoce como el primer calentador solar de agua de la historia. El invento lo realizó poniendo un tanque de agua pintado de color negro en el interior de una caja recubierta de vidrio. El fondo de la caja se iba calentando y, a su vez, el agua del interior, hasta tener el suficiente calor como para poder bañarse.

Actualmente, los paneles fotovoltaicos con los que se calienta el agua de los hogares tienen un diseño muy parecido.

1916: Validación experimentalmente la teoría fotoeléctrica.

El científico Robert Andrews Millikan colaboró con Albert Einstein, aportando una prueba experimental del efecto fotoeléctrico.

Albert Einstein publicó en el año 1905 el artículo “Sobre un punto de vista heurístico relativo a la producción y transformación de la luz”, en el cual analizaba de forma teórica el efecto fotoeléctrico.

Millikan, en un principio, se mostraba reacio a la teoría fotoeléctrica de Einstein, y trabajó para desmentirla. Después de llevar a cabo varias investigaciones durante más de diez años, Robert Andrews Millikan publicó sus resultados en un artículo de la revista Physical Review.

El artículo, llamado “Una determinación fotoeléctrica directa de la h de Planck” validó experimentalmente la teoría de Einstein sobre el efecto fotoeléctrico, en contra de lo que pretendía inicialmente.

Sus conclusiones fueron las siguientes:

“La ecuación de Einstein del efecto fotoeléctrico ha sido sometida a muchas pruebas experimentales y en todos los casos predice con exactitud los resultados observados”.

1921: Albert Einstein gana el Premio Nobel.

Albert Einstein gana el Premio Nobel por sus aportaciones sobre efecto fotoeléctrico realizadas a principios de siglo XX.

1953: Primeros cálculos teóricos.

El científico de la Wayne State University de Detroit, Dan Trivich, realizó los primeros cálculos a nivel teórico de las eficiencias de las células solares con diferentes materiales.

1954: Primera célula fotovoltaica.

La primera célula fotovoltaica funcional, con un 4% de eficiencia, fue presentada el 25 de abril de 1954 por los laboratorios Bell. Los inventores de la célula fueron Daryl Chapin, Calvin Souther Fullery y Gerald Pearson.

Daryl Chaplin fue un físico americano que participó en la invención de la célula fotovoltaica.

Calvin Souther fue un químico-físico americano que participó en distintos proyectos de investigación como el desarrollo del caucho sintético, también se le atribuye el diseño del método de producción de transistores produciendo transistores de difusión o la participación en el desarrollo de la célula fotovoltaica.

Por último, Gerald Pearson también fue un físico que trabajó en los laboratorios Bell y realizó un estudio sobre el silicio que sirvió par a la invención de la célula fotovoltaica, en la cual también participó.

Los tres fueron inscritos en el muro de la fama de inventores americanos el año 2008.

1957: Mejora la eficiencia a un 8%.

Herman Leslie Hoffman es el fundador de Hoffman Electronics Corporation. Hoffman empezó con la producción de radios y posteriormente televisores. En 1950 amplió su corporación y se centró en 3 grandes grupos: Los productos de consumo, que corresponden a las radios y los televisores, los productos relacionados con la electricidad y productos militares.

Cuando en 1954 los laboratorios Bell desarrollaron la primera célula fotovoltaica, se trataba de un panel frágil, con una producción muy costosa y con poca eficiencia. Así pues, Hoffman inspirado por esta tecnología, se interesó por la mejora de las células solares. Así pues, en 1957 sacó una célula fotovoltaica con una eficiencia del 8%. Al año siguiente, la mejoró al 9% y luego llegó al 14% en 1960.

1958: Primer satélite con energía solar.

Vanguard 1 fue el cuarto satélite en ponerse en órbita alrededor de la tierra el año 1958, pero lo más importante es que fue el primero en hacerlo con energía fotovoltaica. Este satélite transmitía vía radio la temperatura de su cuerpo mientras se movía de la luz a la sombra de la tierra. Gracias a las celdas fotovoltaicas pudo mandar esta información durante 6 años. Actualmente, el satélite sigue en órbita siendo el más antiguo.

historia del panel solarFuente: flickr.com. Réplica del satélite Vanguard 1

Vanguard 1 es un satélite lo suficientemente pequeño para sostenerlo en una mano y con un peso de 1,5 Kg. Sus celdas fotovoltaicas eran capaces de producir aproximadamente 1 voltio, suficiente energía para alimentar un transmisor de una frecuencia de radio de 108.3 MHz. Esta frecuencia se podía captar desde la tierra.

1963: Primer faro con tecnología fotovoltáica.

En Ogami, una isla de Japón situada en la dorsal que separa el mar de China Oriental y el mar de Filipinas, se instala un faro que se abastece con 242W de energía fotovoltaica. Este faro es la primera instalación fotovoltaica instalada en la tierra. Ya que por el momento todas las instalaciones habían sido espaciales.

Este mismo año, Sharp, una empresa fundada en Tokio el 15 de septiembre de 1912 por un joven llamado Tokuji Hayakawa, desarrolla con éxito la primera producción en masa de paneles solares en Japón.

1970: La NASA regala paneles solares a una tribu.

En esta época la NASA decide regalar unos paneles solares de 3,5kW a la reserva de la tribu india de Papago.

Los Papago son un pueblo indígena que se encuentra en el suroeste de América del Norte, entre Estados Unidos y México.

1981: Primera aeronave con paneles solares.

Paul MacCredy, un ingeniero aeronáutico americano, creó la primera aeronave que funcionaba solo con paneles solares y viento. Con esta aeronave cruzó el canal de la Mancha

Paul fundó la empresa AeroVironment y dedicó gran parte de su vida a la creación de vehículos eficientes. Aparte de la aeronave de paneles solares, también creó otra que funcionaba con la fuerza humana.

1982: Vuelta al continente con un vehículo de energía solar.

Hans Tholstrup fué un aventurero Español que en el año 1982 realizó un viaje por todo el continente Australiano en un vehículo que funcionaba únicamente con paneles solares, llamado The Quiet Achiever. Este coche fue diseñado por los hermanos Perkins y promocionado por SP.

Fue este mismo año cuando Arco Solar construyó el primer parque solar, en California, con una capacidad de 1MW en su máxima potencia.

1983: Segundo parque solar.

Un año más tarde, en 1983, Arco Solar inauguró el segundo parque solar en California, esta vez con una capacidad mayor, de 6MW de capacidad. Contaba con 100.000 paneles fotovoltaicos. Estas plantas sirvieron para demostrar el potencial para la producción de energía solar.

1985: Primera célula solar de silicio.

El equipo de investigación Energía Solar Fotovoltaica dentro del Centro Conjunto de Microelectrónica de la UNSW, Universidad de Nueva Gales del Sur, en Australia, dirigido por el profesor Martin Green, creó la primera célula solar de silicio del mundo. La aplicación de este material permitía una eficiencia superior al 20%.

1993: Primer sistema de energía distribuida.

Pacific Gas & Electric finaliza (PG&E), istaló el primer sistema fotovoltaico alimentado por la red en Kerman, California. El sistema de 500 kilovatios fue el primer esfuerzo de «energía distribuida».  La energía distribuida consiste en generar energía eléctrica mediante muchas pequeñas fuentes que se instalan cerca de los puntos de consumo y fusionarlas con la generación de las centrales convencionales.

PG&E es una empresa estadounidense de servicios públicos propiedad de inversores que cotiza en bolsa. La empresa tiene su sede en San Francisco, California y suministra gas natural y electricidad a 5,2 millones de hogares en dos tercios del norte de California.

1998: Tejas solares flexibles de silicio.

Subhendu Guha, un científico especialista en energía fotovoltaica indio-estadounidense, inventa las tejas solares flexibles de silicio el año 1998. Estas se podrían instalar con facilidad a los tejados residenciales.

2005: Paneles solares de bricolaje.

En 2005 llegaron al mercado los paneles solares de bricolaje. Estos pueden crearse con una impresora industrial. Tienen una conversión del 20% y con una sola tira, puedes producir hasta 20 vatios. Estos paneles son ideales para países en vías de desarrollo, ya que son flexibles y fáciles de producir.

2016: Energía sin sol.

Un equipo de la Universidad de California y la Universidad Nacional de Australia, descubren el año 2016 una propiedad de los nanomateriales que se llama dispersión hiperbólica magnética. Esto permitiría producir electricidad a partir del calor, sin necesidad del sol.

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Sofía Rodríguez Buñuel
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