Qui a inventé les panneaux solaires, comment ils ont évolué dans le temps et quels matériaux étaient utilisés dans les premières cellules photovoltaïques jusqu’aux technologies solaires les plus avancées d’aujourd’hui

par Marco Arezio

Les panneaux solaires sont l’une des technologies les plus prometteuses et en évolution rapide dans le domaine des énergies renouvelables. Leur histoire est longue et fascinante, enracinée dans la science du XIXᵉ siècle et développée tout au long du XXᵉ siècle jusqu’à nos jours.

Cet article explore l’histoire des panneaux solaires, les inventeurs clés qui ont contribué à leur développement, les caractéristiques des premiers prototypes, ainsi que les matériaux utilisés.

Les Premiers Pas au XIXᵉ Siècle

L’histoire des panneaux solaires commence au XIXᵉ siècle avec l’effet photovoltaïque, découvert par le physicien français Alexandre Edmond Becquerel en 1839. Becquerel constata que certains matériaux produisaient de faibles quantités d’électricité lorsqu’ils étaient exposés à la lumière. Bien que cette découverte fût pionnière, les dispositifs construits à l’époque n’étaient pas encore capables de produire de l’énergie de manière significative.

L’Invention de la Cellule Photovoltaïque

La prochaine avancée eut lieu en 1873, lorsque Willoughby Smith découvrit la photoconductivité du sélénium. Trois ans plus tard, en 1876, William Grylls Adams et Richard Evans Day découvrirent que le sélénium produisait de l’électricité lorsqu’il était exposé à la lumière, sans chaleur ni autre forme d’énergie. Ce fut un moment crucial, car il démontrait que la lumière solaire pouvait être convertie directement en électricité.

Cependant, c’est Charles Fritts, un inventeur américain, qui créa la première véritable cellule solaire en 1883. Fritts recouvrit le sélénium d’une fine couche d’or pour former des jonctions, réussissant à créer un dispositif avec un rendement de conversion inférieur à 1%. Bien que très faible, ce rendement représentait le premier essai concret de fabrication d’un panneau solaire.

Les Progrès au XXᵉ Siècle

Au XXᵉ siècle, la recherche sur les panneaux solaires progresse à un rythme soutenu. Un saut décisif survint en 1941, lorsque Russell Ohl, ingénieur chez Bell Laboratories, inventa la cellule photovoltaïque moderne à base de silicium. La cellule d’Ohl reposait sur du silicium semi-conducteur, bien plus performant que le sélénium. En 1954, les Bell Laboratories présentèrent au public la première cellule solaire en silicium, avec un rendement d’environ 6 %.

Cette découverte marqua le début de l’ère moderne de l’énergie solaire. La cellule en silicium devint le modèle de référence pour tous les panneaux solaires futurs et ouvrit la voie à de nouvelles améliorations en termes de rendement et de production.

Les Matériaux Utilisés dans les Panneaux Solaires

Les premiers panneaux solaires étaient principalement composés de sélénium et d’or, comme dans le cas du panneau de Charles Fritts. Toutefois, avec l’invention des cellules au silicium, ce dernier devint le matériau dominant. Les cellules solaires modernes se composent de plusieurs types de silicium :

- Silicium monocristallin: fabriqué à partir d’un seul cristal, ce type offre un rendement élevé (15 à 20 %) mais reste coûteux à produire.

- Silicium polycristallin: issu de fragments de cristaux fondus ensemble, il est moins coûteux mais aussi moins performant (13 à 16 %).

- Silicium amorphe: utilisé dans les applications à couches minces, ce type est économique et flexible, mais affiche un rendement plus faible (5 à 7 %).

Outre le silicium, d’autres matériaux sont utilisés dans les panneaux solaires, notamment le tellurure de cadmium (CdTe) et le diséléniure de cuivre-indium-gallium (CIGS). Ces matériaux sont couramment employés dans les panneaux solaires à couche mince, plus légers et flexibles que les panneaux en silicium cristallin traditionnels.

Les Innovations Récentes

Au cours des dernières décennies, la technologie des panneaux solaires a connu des progrès considérables. Le rendement des cellules photovoltaïques commerciales a nettement augmenté, certaines technologies atteignant 22 à 25 %. Parallèlement, les coûts de production ont fortement chuté, rendant l’énergie solaire compétitive par rapport aux sources d’énergie traditionnelles.

Un autre domaine d’innovation est l’intégration des panneaux solaires aux matériaux de construction, comme les tuiles solaires ou les vitrages photovoltaïques, permettant d’incorporer la production d’énergie directement dans les bâtiments.

Conclusions

L’histoire des panneaux solaires est un témoignage du progrès scientifique et de l’innovation technologique. D’une découverte accidentelle au XIXᵉ siècle à la création de panneaux avancés et hautement performants, la technologie solaire a parcouru un chemin remarquable.

Grâce aux efforts de nombreux scientifiques et inventeurs, les panneaux solaires représentent aujourd’hui l’une des solutions les plus prometteuses pour un avenir énergétique durable.

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