انرژی خورشیدی منحصر به فردترین منبع انرژی تجدید پذیر در جهان است و منبع اصلی تمامی انرژی‌های موجود در زمین می‌باشد. انرژی خورشیدی به صورت مستقیم و غیرمستقیم می‌تواند به اشکال دیگرِ انرژی تبدیل گردد. به‌طور کلی انرژی متصاعد شده از خورشیدی در حدود ۳٫۸ در ۱۰۲۳ کیلووات در ثانیه می‌باشد.
ایران با داشتن حدود ۳۰۰ روزِ آفتابی در سال جزو بهترین کشورهای دنیا در زمینه‌ی پتانسیل انرژی خورشیدی در جهان می‌باشد. با توجه به موقعیت جغرافیای ایران و پراکندگی روستایی در کشور، استفاده از انرژی خورشیدی یکی از مهم‌ترین عواملی است که باید مورد توجه قرار گیرد. استفاده از انرژی خورشیدی یکی از بهترین راه‌های برق‌رسانی و تولید انرژی در مقایسه با دیگر مدل‌های انتقال انرژی به روستاها و نقاط دورافتاده در کشور از نظر هزینه، حمل و نقل، نگهداری و عوامل مشابه می‌باشد.
با توجه به استانداردهای بین‌المللی اگر میانگین انرژی تابشی خورشید در روز بالاتر از ۳٫۵ کیلووات ساعت در مترمربع (۳۵۰۰ وات/ساعت) باشد استفاده از مدل‌های انرژی خورشیدی نظیر کلکتورهای خورشیدی یا سیستم‌های فتوولتائیک بسیار اقتصادی و مقرون به صرفه است.
در بسیاری از قسمت‌های ایران انرژی تابشی خورشید بسیار بالاتر از این میانگین بین‌المللی می‌باشد و در برخی از نقاط حتی بالاتر از ۷ تا ۸ کیلو وات ساعت بر مترمربع اندازه‌گیری شده است ولی به‌طور متوسط انرژی تابشی خورشید بر سطح سرزمین ایران حدود ۴٫۵ کیلو وات ساعت بر مترمربع است.
در جهانی که به شدت به انرژی نیاز است اما با توجه به محدودیت تولید انرژی، این عمل به سختی صورت می‌گیرد، انرژی خورشیدی می‌تواند پاسخی مناسب برای این نیاز انسان باشد؛ چرا که این انرژی پاک، ارزان و تقریباً بی‌پایان است. در اینجا با رتبه‌بندی ۱۰ کشور با بیشترین ظرفیت انرژی خورشیدی، دیدی نسبت به توانایی کشورها در این زمینه می‌یابیم.
این آمار و ارقام بنا به گزارش آژانس بین‌المللی انرژی در کاربرد فتوولتائیک است و با اینکه این آمار مربوط به سال ۲۰۱۴ است ولی آخرین داده‌ی در دسترس محسوب می‌شوند. (این اعداد اطلاعاتی راجع به بیشترین درصد انرژی این نواحی با خورشید ارائه نمی‌دهند و تنها به ما می‌گویند که کدام کشورها در حال تولید بیشترین توان خام از انرژی خورشیدی است. همچنین نشان می‌دهند که کدام کشورها دارای بیشترین ظرفیت نصب شده برای تحویل انرژی خورشیدی هستند، نه اینکه چه مقدار انرژی خورشیدی تهیه می‌شود.)
چیزی که تعجب‌برانگیز است این است که در این لیست شاهد کشورهای نسبتاً کوچک هستیم. آلمان، ژاپن، ایتالیا دارای رنک بالاتری نسبت به ایالات متحده هستند، هرچند که کوچک‌تر از ایالات متحده هستند. توان خورشیدی به فضای زیادی نیاز دارد. در هر صورت با توجه به این معیار، کشورهای کوچکی که انرژی زیادی تولید می‌کنند، از این لحاظ قابل توجه هستند.
جدا از این مباحث، این آمار نشان می‌دهند که در مکان‌هایی که وسعت زیادی دارند – مانند ایالات متحده – امکان نصب پنل‌های بیشتر تا چه حدی وجود دارد. ظرفیت تجمعی کل انرژی خورشیدی کل جهان، ۱۷۷۰۰۳ مگاوات است که این مقدار برای تأمین برق مورد نیاز بیش از ۲۹ میلیون خانه کفایت می‌کند.
در اینجا ۱۰ کشور پیشتاز در زمینه‌ی انرژی خورشیدی را نام می‌بریم:
۱۰. کره جنوبی: ۲۳۹۸ مگاوات
۹. بلژیک: ۳۱۵۶ مگاوات
۸. استرالیا: ۴۱۳۰ مگاوات
۷. اسپانیا: ۵۳۷۶ مگاوات
۶. فرانسه: ۵۶۷۸ مگاوات
۵. ایالات متحده: ۱۸۳۱۷ مگاوات
۴. ایتالیا: ۱۸۶۲۲ مگاوات
۳. ژاپن: ۲۳۴۰۹ مگاوات
۲. چین: ۲۸۳۳۰ مگاوات
۱. آلمان: ۳۸۲۵۰ مگاوات
در عصر حاضر از انرژی خورشیدی توسط سیستم‌های مختلف استفاده می‌شود که عبارت‌اند از:
– استفاده از انرژی حرارتی خورشید برای مصارف خانگی، صنعتی و نیروگاهی. – تبدیل مستقیم پرتوهای خورشید به الکتریسیته به‌وسیله‌ی تجهیزاتی به نام فتوولتائیک.
تاریخچه‌ی انرژی خورشیدی
کاربرد انرژی خورشیدی به قرن هفتم قبل از میلاد مسیح باز می‌گردد. از انرژی خورشیدی برای گرمایش، پخت و پز، روشنائی و روشن نمودن آتش استفاده می‌کردند. یونانیان و رومیان باستان معماری‌هایی را برای استفاده از نور و گرمایش انرژی خورشیدی در داخل ساختمان خود داشته‌اند.
قرن هفتم قبل از میلاد مسیح: مردمان باستان از ذره‌بین برای تمرکز نور خورشید جهت روشن نمودن آتش استفاده می‌کردند.
قرن سوم قبل از میلاد مسیح: رومیان و یونانیان با استفاده از آینه مشعل‌های خود را روشن می‌نمودند.
قرن دوم پیش از میلاد مسیح: ارشمیدس دانشمند یونانی با استفاده از بازتابش نور خورشید از سپری برنزی و متمرکز نمودن نور خورشید توانست کشتی‌های چوبی دشمنان را آتش بزند.
بیست سال بعد از میلاد مسیح: مردمان چین از آینه برای روشن نمودن مشعل‌های خود استفاده کردند.
قرن یک تا چهارم میلادی: رومیان حمام‌های خانه‌های خود را به گونه‌ای طراحی نمودند که از نور خورشید برای گرم شدن آب بهره ببرند.
قرن سیزدهم میلادی: اجداد پوئبلو در آمریکای شمالی خانه‌های صخره‌ای خود را رو به جنوب ساختند تا از گرمای خورشید در زمستان بیشتر بهره ببرند.
در سال ١٧۶٧ میلادی: دانشمندی سوئیسی اولین کلکتور خورشیدی را ساخت.
در سال ١٨١۶ میلادی: رابرت استرلینگ وزیر اسکاتلندی اختراع خود را برای پیش‌گرمکن موتور حرارتی به ثبت رساند. بعدها از این اختراع او در تولید الکتریسیته به‌وسیله‌ی حرارت انرژی خورشیدی بهره گرفتند.
در سال ١٨٣٩ میلادی: ادموند بکرل دانشمند فرانسوی اثر فتوولتائیک را کشف نمود. او هنگام کار با پیل الکترولیز که با دو الکترود فلزی در محلول الکترولیت خود بود به این نتیجه رسید که وقتی در معرض نور خورشید قرار می‌گیرد میزان تولید برق افزایش می‌یابد.
در سال ١٨۶٠ میلادی: ریاضیدان فرانسوی August Mouchet کار بر روی موتور بخار خورشیدی را آغاز کرد. بعد از ٢٠ سال او و دستیارش Abel Pifre موتورهایی را ساختند که نمونه‌های مدرن آن در حال حاضر در کلکتورهای سهموی خطی استفاده می‌گردد.
سال ١٨٧٣ میلادی: Willoughby Smith قابلیت هدایت نور سلنیوم را کشف نمود.
سال ١٨٧۶ میلادی: William Grylls Adams و Richard Evans Day کشف کردند که وقتی سلنیوم در مقابل نور خورشید قرار می‌گیرد برق تولید می‌کند.
سال ١٨٨٠ میلادی: Samuel P. Langley بولومتر را اختراع نمود که نور ستاره‌های دوردست را به خوبی اشعه‌های حرارتی خورشید اندازه‌گیری می‌نمود.
سال ١٨٨٣ میلادی: Charles Fritts آمریکایی به ایده‌ی ساخت سلول‌های خورشیدی از ویفر سلنیوم فکر کرد.
سال ١٨٨٧ میلادی: هاینریش هرتز کشف کرد که اشعه‌ی ماوراء بنفش کمترین ولتاژ را برای جرقه زدن بین دو الکترود لازم دارد.
سال ١٨٩١ میلادی: اولین آبگرمکن خورشیدی توسط کلارنس آمریکایی ثبت اختراع گردید.
سال ١٩٠۴ میلادی: Wilhelm Hallwachs کشف کرد که مس و اکسید مس در کنار یکدیگر حساسیت نسبت به نور نشان می‌دهند.
سال ١٩٠۵ میلادی: آلبرت انیشتین همراه با تئوری نسبیت خود اثر فوتوالکتریک را مطرح نمود.
سال ١٩٠٨ میلادی: ویلیام جی بیلی یک کلکتور با سیم‌پیچ مسی و یک جعبه عایق ساخت. این طرح تقریباً شبیه همان طرحی است که امروزه برای کلکتورهای خورشیدی استفاده می‌شود.
سال ١٩١۴ میلادی: دانشمندان متوجه یک بند الکترونی در دستگاه‌های فتوولتائیک شدند.
سال ١٩١۶ میلادی: دانشمندان اثر فوتوالکتریک را به صورت تجربی اثبات کردند.
سال ١٩١٨ میلادی: دانشمند لهستانی Jan Czochralski کشف نمود که چگونه یک تک‌کریستال سیلیکون را رشد دهد.
سال ١٩٢١ میلادی: آلبرت انیشتین به خاطر نظریه‌ی اثر فوتوالکتریک جایزه‌ی نوبل را دریافت کرد.
سال ١٩٣٢ میلادی: اثر فتوولتائیک در سولفید کادمیوم کشف شد.
سال ١٩۴٧ میلادی: ساختمان‌های خورشیدی در طول جنگ جهانی دوم بسیار نادر شدند.
سال ١٩۵۴ میلادی: سه دانشمند آمریکایی اولین سلول فتوولتائیک سیلیکونی را توسعه دادند، اولین سلول خورشیدی توانایی این را داشت که برق کافی را از طریق خورشید برای تجهیزات الکترونیکی فراهم نماید.
اواسط دهه‌ی ١٩۵٠ میلادی: اولین ساختمان اداری-تجاری در جهان که با آبگرمکن خورشیدی کار می‌کرد طراحی شد.
سال ١٩۵٨ میلادی: سلول‌های فتوولتائیک جدید در مقابل اشعه‌ی خورشید مقاوم‌تر شدند و این ویژگی برای استفاده‌ی سلول‌های فتوولتائیک در فضا بسیار حائز اهمیت بود.
سال ١٩۶٣ میلادی: ژاپن یک پنل ٢۴ واتی را بر روی یک فانوس دریایی نصب نمود.
سال ١٩۶۴ میلادی: ناسا اولین ماهواره‌ای که با سلول‌های فتوولتائیک به ظرفیت ۴٧٠ وات تغذیه می‌گردید توسط سفینه‌ی فضایی به فضا پرتاب نمود.
سال ١٩۶٩ میلادی: کوره‌ی خورشیدی با استفاده از ٨ آینه سهموی در Odeillo فرانسه ساخته شد.
دهه ١٩٧٠ میلادی: دکتر الیوت برمن و اکسون کرپ سلول خورشیدی ارزان‌تری را طراحی نمودند و این عامل باعث استفاده‌ی گسترده‌تر از سلول‌های فتوولتائیک گردید.
سال ١٩٧٢ میلادی: دانشگاه دلاور مؤسسه تبدیل انرژی را تأسیس نمود و اولین آزمایشگاه جهان را برای تحقیق و توسعه‌ی سلول‌های فتوولتائیک اختصاص داد. در سال بعد این مؤسسه یک سیستم هیبرید حرارتی فتوولتائیک با نام Solar One را ساخت.
سال ١٩٧۶ میلادی: مرکز تحقیقات لوئیس ناسا برای اولین بار شروع به نصب ٨٣ سیستم فتوولتائیک در سرتاسر جهان نمود که برای روشنائی درمانگاه‌ها، پمپاژ آب و تلویزیون کلاس‌ها و موارد دیگر به کار می‌رفت.
سال ١٩٧٧ میلادی: دولت آمریکا مؤسسه‌ی تحقیقات انرژی خورشیدی را راه‌اندازی کرد.
سال ١٩٨١ میلادی: اولین هواپیمای خورشیدی از فرانسه تا انگلستان به پرواز درآمد.
سال ١٩٨٢ میلادی: یک استرالیایی اولین خودروی خورشیدی که فاصله‌ی بین سیدنی تا پرت که بالغ بر ٢٨٠٠ مایل است، پیمود.
سال ١٩٨۶ میلادی: بزرگ‌ترین نیروگاه حرارتی خورشیدی آن زمان در کالیفرنیا راه‌اندازی شد.
سال ١٩٩۴ میلادی: اولین بشقابک سهموی خورشیدی با استفاده از موتور استرلینگ با پیستون آزاد به شبکه متصل گردید.
سال ٢٠٠١ میلادی: تین فیلم فتوولتائیک ساخته شد.
سال ٢٠٠٢ میلادی: بزرگ‌ترین سیستم خورشیدی پشت‌بامی در کالیفرنیا نصب گردید.
سال ٢٠٠٨ میلادی: بزرگ‌ترین پارک خورشیدی در آلمان به‌وسیله‌ی سیستم‌های تین فیلم راه‌اندازی گردید.
منبع: پزشكان بدون مرز