L’utilisation de l’énergie solaire a connu une évolution remarquable au fil du temps. Alors que l’homme utilisait principalement la biomasse, le vent et l’eau pour ses besoins énergétiques, l’énergie solaire était longtemps négligée, à l’exception du séchage des aliments. Cependant, avec la révolution industrielle, les énergies fossiles ont pris le dessus. La conversion de la chaleur issue du charbon et des hydrocarbures en énergie mécanique, puis en énergie électrique, a été le moteur du développement économique fulgurant des deux derniers siècles.
Cependant, ces dernières décennies ont marqué un tournant significatif dans l’utilisation du rayonnement solaire. Malgré l’abondance de cette ressource et les avancées technologiques, la conversion du rayonnement solaire n’a été développée que récemment à grande échelle. Cela peut sembler paradoxal, mais l’importance croissante de l’énergie solaire est indéniable.
1. L’émergence de l’énergie solaire thermique
Dès l’Antiquité, les hommes ont découvert qu’il était possible de concentrer l’énergie solaire pour obtenir des températures élevées. Archimède aurait, selon la légende, utilisé des miroirs paraboliques pour incendier les vaisseaux romains ennemis lors du siège de Syracuse en 213 avant Jésus-Christ. Après la Renaissance, des physiciens passionnés d’optique ont construit des miroirs ardents de grande taille, ouvrant ainsi la voie à de nouvelles expérimentations.
Ce n’est qu’au 18ème siècle que l’utilisation de l’effet de serre pour exploiter l’énergie solaire a commencé à être envisagée. Des capteurs thermiques plan ont ainsi été développés. Cependant, il faudra attendre le 20ème siècle pour que les expérimentations se transforment en véritable développement économique et commercial.
Au cours du 19ème siècle, des machines utilisant l’énergie solaire ont été conçues à des fins industrielles. La machine de Mouchot, créée en 1878 pour l’exposition universelle de Paris, est l’exemple le plus célèbre. Elle couplait un réflecteur solaire parabolique avec une machine à vapeur, permettant ainsi d’imprimer un journal : “Le Soleil”. Cette expérience a démontré les incroyables potentialités de cette nouvelle forme d’énergie.
La commercialisation des premiers chauffe-eau solaires a débuté dans les années 1910-1920, notamment aux États-Unis. Cependant, le développement massif des énergies fossiles a ralenti l’essor de l’énergie solaire thermique. Il faudra attendre les années 1980 pour que cette technologie revienne en force avec les chauffe-eau solaires en Europe, particulièrement en Allemagne, en Grèce, à Chypre et en Israël. C’est l’Espagne qui a été pionnière dans la construction de centrales thermodynamiques à concentration pour la production d’électricité.
2. L’évolution de l’énergie solaire photovoltaïque
Il aura fallu près d’un siècle et demi pour que l’effet photovoltaïque soit utilisé de manière compétitive dans la production d’électricité. En 1839, Edmond Becquerel a été le premier à mettre en évidence cet effet dans une cellule électrochimique. Par la suite, les avancées scientifiques ont permis de mieux comprendre les phénomènes physiques sous-jacents.
L’avènement de la physique quantique a joué un rôle majeur dans le développement de l’énergie solaire photovoltaïque. Albert Einstein a notamment proposé en 1905 que la lumière est composée de quanta, les photons. Cette découverte a ouvert la voie à de nombreuses avancées dans le domaine de la physique quantique, qui a en retour nourri le développement de l’énergie solaire photovoltaïque.
Les premières cellules photovoltaïques au silicium ont été créées dans les années 1950, rapidement suivies par des cellules à haut rendement aux Bell Labs en 1954. Ces avancées ont permis l’introduction des premiers modules photovoltaïques sur les satellites. Peu à peu, le rendement des cellules a augmenté jusqu’à atteindre 14% en 1960.
L’essor de la technologie photovoltaïque a véritablement commencé en 1955 avec la commercialisation de petites cellules photovoltaïques aux États-Unis. En 1964, Sharp a développé le premier module photovoltaïque opérationnel pour les applications terrestres. Par la suite, le Japon a joué un rôle clé dans le développement de cette technologie, suivi par l’Allemagne avec l’introduction de la loi sur les énergies renouvelables en 2000. Grâce à ces initiatives, l’énergie solaire photovoltaïque est devenue compétitive et a connu un développement significatif dans de nombreux pays, notamment la Chine.
En conclusion, l’histoire de l’énergie solaire thermique et photovoltaïque est marquée par des avancées scientifiques majeures et des développements technologiques remarquables. Bien que leur utilisation à grande échelle soit relativement récente, ces formes d’énergie ont un potentiel énorme pour répondre à nos besoins énergétiques actuels et futurs.
Crédit photo :
- Fig. 1 : Gravure commémorant l’utilisation des rayons solaires lors de la bataille de Syracuse
- Fig. 2 : Machine de Mouchot à l’exposition universelle de Paris de 1878
- Fig. 3 : Centrale Thémis à Targassonne – Source : S Burkhardt, via www.pyrenees-cerdagne.com
- Fig. 4 : Physique des semi-conducteurs – Source : optique-ingénieur.org
- Fig. 5 : Calvin Fuller, Daryl Chapin – Source : nrel.gov
- Fig. 6 : Cellule photovoltaïque – Source : tpe.photovoltaïque.free.fr
- Fig. 7 : La vallée solaire de Chine – Source : CNSPHOTO
