Varem ajaloost

Päikeseenergiat on inimtegevuse tarbeks muundatud juba sadu aastaid. Aastal 1767. leiutas Šveitsi teadlane Horace-Benedict de Saussure esimese päikesekollektori, mis soojendas isoleeritud ahju 110 kraadini kasutades kolme klaasist kihti. Fotogalvaanilise (ingl photovoltaic) efekti avastas 1839. aastal prantsuse teadlane Edmond Becquerel, kes leidis, et kahe elektroodi asetamisel elektrolüüti ning jättes neid valguse kätte, tekib elektrivool. Esimese fotogalvaanilise elemendi konstrueeris 1883. aastal ameeriklane Charles Fritts, kes kasutas pooljuht-metallina seleeni ning üliõhukesi kullakihte, millega saavutas seade vaid 0,5% efektiivsuse. Efektiivsuse all mõeldakse fotoelemendi võimet muuta pinnale jõudev päikesekiirguse energia hulk elektrienergiaks.

Aastal 1905 avaldas saksa füüsikateoreetik Albert Einstein tulemused fotoelektrilise efekti olemusest, mille eest sai ta ka 1921. aastal Nobeli füüsikapreemia. Eksperimentaalselt tõestas seda ameeriklane Robert Millikan 1916. aastal. 1940. aastal avastas USA uurimisinstituudi Bell Laboratories füüsik Russel Ohl räni pn-siirde, mis on pooljuhtdioodide ja bipolaartransistorite põhiomadusi ning 1946.  aastal  patenteeris R. Ohl moodsa räni kasutava päikesepatarei. Aastaks 1954 täiustasid Bell Laboratories´e füüsikud räni baasil töötavat fotogalvaanilist elementi nii palju, et saavutati 6%  efektiivsus. Seda võib pidada ka esimeseks praktiliseks päikeseenergiast elektrit tootvaks seadmeks.

Tänapäev

Ameerika firma Hoffman Electronics on andnud väga suure panuse päikeseelementide arendusse. Aastal 1955 konstrueerisid nad kommertseesmärgiks mõeldud 2% efektiivsusega päikeseelemendi, mille hinnaks kujunes 1,7855 dollarit vati kohta ($/W) ehk tänapäeva vääringus 15,6 $/W (11,33 €/W). 1957. aastal täiustasid nad seadet 8%-ni, 1958. aastal 9%-ni, 1959. aastal 10%-ni ning 1960. aastal koguni 14%-ni. 1977. aastaks oli maailmas kokku installeeritud 500 kW päikesepaneele ning viis aastat hiljem 1983. aastal oli neid juba 21,3 MW. Aastal 1985 saavutati Austraalias ränist tehtud päikeseelementidel 20% efektiivsus ning 1994. aastal jõuti USA-s 30% tähiseni. Tänapäeval on laboratoorselt saadud päikesepaneelide efektiivsuseks koguni 44,4%, mis saavutati Sharp Corporationi poolt 2013. aasta aprillis, kasutades koondatud läätsega päikeseelementi . Praegu kasutatakse kommerts eesmärkidel siiski peamiselt vaid mono- ja polükristall päikesepaneele, mille keskmised efektiivsused on vastavalt 15-20% ja 13-16%.

Pidev päikesepaneelide efektiivsuse täiustamine muutis päikesepaneele üha atraktiivsemaks investeeringuks, mis viis selleni, et neid hakati suuremates kogustes tootma ning seetõttu  ühikmaksumuse alanes ning see omakorda põhjustas suuremat nõudlust. See protsess, kus toimub pidevalt positiivse tagasimõjuga tsükkel, on viinud selleni, et installeeritud päikesepaneelide arv on viimastel aastatel hakanud eksponentsiaalselt tõusma: kui 2000. aastaks oli maailmas installeeritud 1 GW võimsuses päikesepaneele, siis 2013. aasta esimeses pooles ületati 100 GW tähis  ning 2012. aastal toodeti päikeseenergiast kokku 35 GWh elektrienergiat, mis moodustas kogu maailma elektritootmisest 0,5%. Päikesepaneelide paigaldamise esirinnas maailmas on Saksamaa, Jaapan ja Itaalia. Viimastel aastates on kõige suuremateks päikesepaneelide paigaldajaks saanud Hiina ja India. Aasta 2016 lõpul ületati maailmas paigaldatud päikesepaneelide 300 GW koguse piiri.

Päikesepaneelide hinna ajalugu

Päikesepaneelide hinnad on aastakümnete jooksul pidevalt langenud vastavalt sellele, kui palju on maailmas summaarselt neid installeeritud (Joonis 2.). Alates aastast 1976 on päikesepaneelide moodulite hinnad langenud üle 100 korra.

Joonis 2. Installeeritud päikesepaneelide koguvõimsuse ja päikesemooduli hinna suhe läbi aastate

• Käesolev artikkel on katkend Mihkel Mahlapuu 2014. aasta TTÜ magistritööst teemal
  “Päikeseelektrijaama toodangu simulatsioon ja majanduslik analüüs linnatingimustes asuvatel hoonetel”