Lang voordat de eerste Aardedag werd gevierd op 22 april 1970, genereerde het bewustzijn over het milieu en steun voor milieubescherming, deden wetenschappers de eerste ontdekkingen in zonne-energie. Het begon allemaal met Edmond Becquerel, een jonge natuurkundige die in Frankrijk werkte, die in 1839 het fotovoltaïsche effect waarnam en ontdekte - een proces dat een spanning of elektrische stroom produceert bij blootstelling aan licht of stralingsenergie. Enkele decennia later werd de Franse wiskundige Augustin Mouchot geïnspireerd door het werk van de fysicus. Hij begon met het registreren van patenten voor motoren op zonne-energie in de jaren 1860. Van Frankrijk tot de VS, uitvinders werden geïnspireerd door de patenten van de wiskundige en dienden al in 1888 patenten aan op apparaten op zonne-energie.
Charles Fritts installeerde de eerste zonnepanelen op het dak van New York City in 1884. (Courtesy of John Perlin) Neem een lichte stap terug naar 1883 toen de New York-uitvinder Charles Fritts de eerste zonnecel creëerde door selenium te coaten met een dunne laag goud. Fritts rapporteerde dat de seleniummodule een stroom produceerde "die continu, constant en van aanzienlijke kracht is." Deze cel behaalde een energieconversie van 1 tot 2 procent. De meeste moderne zonnecellen werken met een efficiëntie van 15 tot 20 procent. Dus, Fritts creëerde wat een low impact zonnecel was, maar toch, het was het begin van fotovoltaïsche zonnepaneelinnovatie in Amerika. Alessandro Volta, genoemd naar de Italiaanse natuurkundige, scheikundige en pionier op het gebied van elektriciteit en kracht, is de meer technische term voor het omzetten van lichtenergie in elektriciteit en wordt door elkaar gebruikt met de term foto-elektrisch.
"Apparatus voor het gebruik van zonne-stralingsenergie" van Edward Weston, gepatenteerd op 4 september 1888. (Amerikaans octrooi 389, 124) Slechts een paar jaar later, in 1888, ontving uitvinder Edward Weston twee patenten voor zonnecellen - Amerikaans patent 389, 124 en Amerikaans patent 389.425. Voor beide patenten stelde Weston voor: "om stralingsenergie afkomstig van de zon om te zetten in elektrische energie, of via elektrische energie in mechanische energie." Lichtenergie wordt via een lens (f) op de zonnecel (a), "een thermozuil gericht (een elektronisch apparaat dat thermische energie omzet in elektrische energie) dat bestaat uit staven van ongelijksoortige metalen. ”Het licht warmt de zonnecel op en zorgt ervoor dat elektronen vrijkomen en de stroom vloeit. In dit geval creëert licht warmte, wat elektriciteit creëert; dit is precies het omgekeerde van de manier waarop een gloeilamp werkt, waarbij elektriciteit wordt omgezet in warmte die vervolgens licht genereert.
Datzelfde jaar creëerde een Russische wetenschapper met de naam Aleksandr Stoletov de eerste zonnecel op basis van het foto-elektrische effect, dat is wanneer licht op een materiaal valt en elektronen worden vrijgegeven. Dit effect werd voor het eerst waargenomen door een Duitse natuurkundige, Heinrich Hertz. In zijn onderzoek ontdekte Hertz dat meer kracht werd gecreëerd door ultraviolet licht dan zichtbaar licht. Tegenwoordig gebruiken zonnecellen het foto-elektrisch effect om zonlicht om te zetten in stroom. In 1894 ontving de Amerikaanse uitvinder Melvin Severy octrooien 527.377 voor een "apparaat voor het monteren en bedienen van thermozuilen" en 527.379 voor een "apparaat voor het genereren van elektriciteit door zonnewarmte". Beide octrooien waren in wezen vroege zonnecellen gebaseerd op de ontdekking van het foto-elektrisch effect. De eerste produceerde "elektriciteit door de werking van zonnewarmte op een thermopaal" en kon een constante elektrische stroom produceren tijdens de dagelijkse en jaarlijkse bewegingen van de zon, waardoor niemand de thermozuil kon verplaatsen volgens de bewegingen van de zon. Severy's tweede patent uit 1889 was ook bedoeld voor het gebruik van de thermische energie van de zon om elektriciteit te produceren voor warmte, licht en stroom. De 'thermospalen', of zonnecellen zoals we ze tegenwoordig noemen, werden op een standaard gemonteerd zodat ze zowel in verticale richting als op een draaitafel konden worden bestuurd, waardoor ze in een horizontaal vlak konden bewegen. "Door de combinatie van deze twee bewegingen, kan het gezicht van de stapel alle dagen van de dag en alle seizoenen van het jaar tegenover de zon worden gehouden, " leest het patent.
Melvin L. Severy's 'apparaat voor het monteren en bedienen van thermozuilen', gepatenteerd op 9 oktober 1894 (Amerikaans octrooi 527.377) 
Melvin L. Severy's 'apparaat voor het genereren van elektriciteit door zonnewarmte', gepatenteerd op 9 oktober 1894 (Amerikaans octrooi 527.379) Bijna tien jaar later ontving de Amerikaanse uitvinder Harry Reagan octrooien voor thermische batterijen, structuren die worden gebruikt om thermische energie op te slaan en vrij te geven. De thermische batterij is uitgevonden om warmte te verzamelen en op te slaan door een grote massa te hebben die kan opwarmen en energie vrijgeven. Het slaat geen elektriciteit op, maar "warmte", maar systemen gebruiken tegenwoordig deze technologie om elektriciteit op te wekken met conventionele turbines. In 1897 kreeg Reagan het Amerikaanse patent 588.177 voor een 'toepassing van zonnewarmte op thermobatterijen'. In de claims van het patent zei Reagan dat zijn uitvinding 'een nieuwe constructie van apparaten omvat waarin zonnestralen worden gebruikt voor het verwarmen van thermo- batterijen, met als doel de zonnestralen te concentreren op een focus en één set knooppunten van een thermobatterij te hebben in het focus van de stralen, terwijl geschikte koelinrichtingen worden toegepast op de andere knooppunten van genoemde thermobatterij. ”Zijn uitvinding was een middel voor het verzamelen, opslaan en distribueren van zonnewarmte indien nodig.
HC Reagan's "Toepassing van zonnewarmte op thermobatterijen", gepatenteerd op 17 augustus 1897 (Amerikaans octrooi 588.177) In 1913 ontving William Coblentz, uit Washington, DC patent 1.077.219 voor een 'thermische generator', een apparaat dat lichtstralen gebruikte 'om een elektrische stroom te genereren met een dergelijke capaciteit om nuttig werk te verrichten.' uitvinding om een goedkope en sterke constructie te hebben. Hoewel dit patent niet van toepassing was op een zonnepaneel, werden deze thermische generatoren uitgevonden om ofwel warmte direct om te zetten in elektriciteit of die energie om te zetten in energie voor verwarming en koeling.
WW Coblentz's "Thermal Generator", gepatenteerd op 28 oktober 1913 (Amerikaans octrooi 1.077.219) Tegen de jaren 1950 realiseerde Bell Laboratories zich dat halfgeleidende materialen zoals silicium efficiënter waren dan selenium. Ze slaagden erin om een zonnecel te creëren die 6 procent efficiënt was. Uitvinders Daryl Chapin, Calvin Fuller en Gerald Pearson (geïntroduceerd in de National Inventors Hall of Fame in 2008) waren het brein achter de silicium zonnecel bij Bell Labs. Hoewel het werd beschouwd als het eerste praktische apparaat voor het omzetten van zonne-energie in elektriciteit, was het voor de meeste mensen nog steeds onbetaalbaar. Silicium zonnecellen zijn duur om te produceren, en wanneer u meerdere cellen combineert om een zonnepaneel te maken, is het voor het publiek nog duurder om te kopen. Universiteit van Delaware wordt gecrediteerd met het creëren van een van de eerste zonnegebouwen, "Solar One", in 1973. De constructie draaide op een combinatie van thermische zonne-energie en fotovoltaïsche zonne-energie. Het gebouw maakte geen gebruik van zonnepanelen; in plaats daarvan werd zonne-energie geïntegreerd in het dak.
DM Chapin et al's "Solar Energy Converting Apparatus", gepatenteerd op 5 februari 1957 (Amerikaans octrooi 2.780.765) Het was rond deze tijd in de jaren 1970 dat er een energiecrisis ontstond in de Verenigde Staten. Het congres keurde de wet op onderzoek naar ontwikkeling, ontwikkeling en demonstratie van zonne-energie van 1974 goed en de federale overheid was meer dan ooit toegewijd om “zonne-energie leefbaar en betaalbaar te maken en voor het publiek op de markt te brengen”. energie als een optie voor hun huizen. De groei vertraagde in de jaren tachtig als gevolg van de daling van de traditionele energieprijzen. Maar in de komende decennia was de federale overheid meer betrokken bij onderzoek en ontwikkeling van zonne-energie, door subsidies en fiscale prikkels te creëren voor degenen die zonnestelsels gebruikten. Volgens de Solar Energy Industries Association heeft zonne-energie een gemiddeld jaarlijks groeipercentage van 50 procent in de afgelopen 10 jaar in de Verenigde Staten, grotendeels als gevolg van de Solar Investment Tax Credit die in 2006 is ingevoerd. Installatie van zonne-energie is nu ook betaalbaarder vanwege installatie kosten daalden met meer dan 70 procent in het afgelopen decennium.
Dat gezegd hebbende, althans tot voor kort, zijn de middelen om een haalbare en betaalbare energieoplossing te vinden belangrijker dan zonnecellen esthetisch of mooi te maken. Traditionele zonnepanelen op Amerikaanse daken zijn niet bepaald subtiel of een lust voor het oog. Ze zijn soms een doorn in het oog geweest voor buren, en zeker een pijn voor huiseigenarenorganisaties om mee om te gaan, maar de voordelen voor het milieu zijn aanzienlijk. Dus waar is de balans? Tegenwoordig streven bedrijven naar beter uitziende en geavanceerde zonnetechnologie, zoals gebouw-toegepaste fotovoltaïsche (BAPV). Dit type discrete zonnecel is geïntegreerd in bestaande dakpannen of keramische en glazen gevels van gebouwen.
Solus Engineering, Enpulz, Guardian Industries Corporation, SolarCity Corporation, United Solar Systems en Tesla (na hun fusie met SolarCity) hebben allemaal patenten gekregen voor zonnecellen die veel discreter zijn dan het traditionele zonnepaneel. Alle patenten bevatten fotovoltaïsche systemen, die licht omzetten in elektriciteit met behulp van halfgeleidende materialen zoals silicium. Zonnepanelen en zonnetechnologie hebben een lange weg afgelegd, dus deze gepatenteerde uitvindingen zijn het bewijs dat de technologie de efficiëntie en esthetiek nog steeds verbetert.
SolarCity Corporation's "Photovoltaic Roof Tile", gepatenteerd op 26 juni 2018 (Amerikaans patent D821.614) 
Het "Photovoltaic Shingle System" van United Solar Systems Corporation, gepatenteerd op 1 augustus 1995 (Amerikaans octrooi 5.437.735) 
Guardian Industries Corp. "Fotovoltaïsche systemen en bijbehorende componenten die worden gebruikt op gebouwen en / of bijbehorende methoden", gepatenteerd op 1 december 2015 (Amerikaans octrooi 9, 202, 958) 
SolarCity Corporation's "Building Integrated Photovoltaic System voor pannendaken", gepatenteerd op 8 mei 2018 (Amerikaans patent 9.966.898) 
Enpulz, LLC's "Zonnepaneellichtindicator / Decoratief systeem", gepatenteerd op 1 januari 2013 (Amerikaans octrooi 8.344.240) 
Solus Engineering's "Dakpannen en bijbehorende systemen", gepatenteerd op 6 mei 2014 (Amerikaans octrooi 8.713.861)
