Aurinkovoiman historia ulottuu 1800-luvun valo- ja sähkökokeisiin. Siitä lähtien teknologia on kehittynyt valtavasti, ja nykyisin aurinkokennoja voidaan integroida saumattomasti niin kattoihin kuin julkisivuihinkin. Aurinkovoiman kehitys on perustunut moniin merkittäviin keksintöihin. Mutta miten aurinkokenno toimii, ja mitkä teknologiset läpimurrot ovat tehneet aurinkovoimasta nykyisen kaltaisen energialähteen?
Vuonna 1839 ranskalainen fyysikko Edmond Becquerel teki keksinnön, jolla oli suuri merkitys aurinkovoiman kehitykselle. Hän havaitsi, että valo voi vaikuttaa kahden elektrodin väliseen sähkövirtaan. Ilmiö sai myöhemmin nimekseen valosähköinen ilmiö, ja se muodostaa perustan aurinkokennon toiminnalle.
Muutamaa vuosikymmentä myöhemmin alettiin myös kokeilla tapoja hyödyntää auringon energiaa suoremmin. 1860-luvulla ranskalainen Augustin Mouchot rakensi toimivan aurinkokoneen, joka hyödynsi auringon lämpöä. Auringonvalon muuttaminen suoraan sähköksi edellytti kuitenkin vielä lisää teknologista kehitystä
Merkittävä edistysaskel otettiin 1900-luvulla. Amerikkalainen tutkija Russell Ohl havaitsi, että pii pystyy tuottamaan sähköjännitettä valon osuessa materiaaliin. Vuonna 1954 yhdysvaltalainen Bell Laboratories esitteli ensimmäisen toimivan nykyaikaisen piiaurinkokennon.
Sama toimintaperiaate on käytössä edelleen. Aurinkokenno koostuu puolijohdemateriaalista, useimmiten piistä. Kun auringonvalo osuu materiaaliin, elektronit lähtevät liikkeelle ja syntyy sähkövirtaa. Useita aurinkokennoja yhdistämällä muodostetaan moduuli eli aurinkopaneeli.
Ensimmäiset piipohjaiset aurinkokennot olivat kuitenkin kalliita valmistaa. Tämän vuoksi teknologiaa käyttivät aluksi melko erikoistuneet alat.
Vuonna 1958 yhdysvaltalainen Vanguard 1 -satelliitti lähetettiin avaruuteen. Sen mukana olleet aurinkokennot tuottivat noin yhden watin sähkötehon satelliitin radiolähettimen käyttöön.
Aurinkokennot soveltuivat hyvin avaruuskäyttöön, koska ne pystyivät tuottamaan sähköä pitkään ilman polttoaineen kuljettamista mukana. Siksi satelliiteista ja avaruusaluksista tuli 1950- ja 1960-luvuilla aurinkokennoteknologian tärkeimpiä käyttökohteita.
1970-luvulle saakka aurinkokennot olivat edelleen suhteellisen kallista erikoisteknologiaa. Vuosikymmenen öljykriisi lisäsi kiinnostusta vaihtoehtoisia energialähteitä kohtaan ja vauhditti tutkimusta, jonka tavoitteena oli tehdä aurinkokennoista edullisempia ja tehokkaampia myös maan päällä.
Aurinkokennojen tekninen kehitys jaetaan usein eri sukupolviin. Ensimmäisen sukupolven muodostavat kiteiset piiaurinkokennot. Vaikka teknologia on ollut käytössä jo pitkään, se on edelleen yleisin aurinkokennotyyppi.
Seuraava vaihe olivat ohutkalvoaurinkokennot. Niissä käytetään huomattavasti ohuempia valoa absorboivia materiaalikerroksia, mikä voi vähentää materiaalien tarvetta ja tarjota uusia mahdollisuuksia aurinkokennojen rakenteeseen ja muotoiluun. Kolmas sukupolvi kattaa useita uudempia teknologioita ja materiaaleja. Tutkimuksen tavoitteena on ollut muun muassa parantaa hyötysuhdetta sekä kehittää entistä joustavampia aurinkokennoja.
Kehitys ei kuitenkaan ole ollut suoraviivainen aikajana, jossa yksi sukupolvi korvaa edeltäjänsä kokonaan. Eri teknologiat vaativat tasapainoilua esimerkiksi hyötysuhteen, kustannusten, materiaalinkulutuksen, kestävyyden ja joustavuuden välillä.
Aurinkokennot eivät ole kehittyneet vain teknisesti. Myös valmistusmenetelmät ovat kokeneet suuria muutoksia.
Laajamittaiset ja pitkälle automatisoidut tuotantolaitokset ovat mahdollistaneet aurinkokennojen ja -moduulien valmistuksen huomattavasti suurempia määriä. Tämä on alentanut tuotantokustannuksia ja tehnyt teknologiasta kilpailukykyisen yhä useammissa käyttökohteissa. Samalla piin ja muiden materiaalien käyttö on tehostunut.
Myös aurinkopaneelien käyttötavat ovat muuttuneet. Aiemmin paneelit asennettiin rakennuksiin erillisinä rakenteina, mutta nykyisin aurinkokennot voidaan integroida suoraan rakennuksen osaksi. Esimerkiksi katot ja julkisivut voivat toimia samanaikaisesti sekä rakennusmateriaaleina että sähköntuotantopintoina.
Aurinkokennon kehitys on perustunut useisiin tärkeisiin läpimurtoihin. Valosähköilmiön keksiminen mahdollisti aurinkokennon synnyn, pii teki teknologiasta käyttökelpoisen ja avaruusteollisuus vauhditti sen varhaista käyttöönottoa. Sen jälkeen uudet materiaalit, tehokkaammat valmistusprosessit ja automatisoitu massatuotanto ovat muuttaneet sekä aurinkokennojen kustannusrakennetta että käyttömahdollisuuksia.
Perusperiaate on kuitenkin säilynyt samana kuin 1800-luvulla: valo voidaan muuntaa suoraan sähköksi. Muuttunut on ennen kaikkea kykymme tehdä se yhä tehokkaammin ja suuremmassa mittakaavassa. Aurinkovoiman yleistyessä sen roolin energiajärjestelmässä odotetaan kasvavan. Samalla sähköverkkojen, energiavarastojen ja muiden tuotantomuotojen yhteensovittaminen korostuu, jotta aurinkoenergia voidaan hyödyntää tehokkaasti silloin, kun sitä on saatavilla, ja energiajärjestelmä pysyy tasapainossa pitkällä aikavälillä.