Солнечная батарея: история развития технологии

Photovoltaic solar panels for generating electricity

Хотя солнечная энергетика, как мы знаем, не старше 60 лет, история открытий, которые привели к созданию солнечной батареи, началась почти 200 лет тому назад. Эти открытия свойств света и электропроводимости сделали солнечную энергетику такой, какая она есть сегодня.

Чтобы помочь вам лучше понять, как появилась солнечная батарея, мы подготовили график открытий и изобретений, которые привели к их созданию.

1839: Наблюдение фотоэффекта

Французский ученый Эдмон Беккерель впервые наблюдал фотоэффект в 1839 году . Этот процесс происходит, когда свет поглощается материалом и создается электрическое напряжение. Большинство современных солнечных батарей используют кристаллы кремния для достижения этого эффекта.

1873-1876: Открыта фотопроводимость селена

Английский инженер-электрик Уиллоуби Смит обнаружил фотопроводимость селена, то есть он становится электропроводным при поглощении света. Три года спустя Уильям Гриллс Адамс и Ричард Эванс Дей открыли, что селен может производить электричество из света без тепла или движущихся частей, которые могли бы легко сломаться. Это открытие доказало, что солнечную энергию легко можно собрать и сохранить, при этом требуется меньшее количество деталей, чем для других источников энергии — например, для электростанций, работающих на угле.

1883: создание первого фотоэлемента

Изобретатель из Нью-Йорка Чарльз Фриттс создал первый солнечный элемент путем покрытия селена тонким слоем золота. Этот фотоэлемент достиг эффективности преобразования энергии в 1-2%. Большинство современных солнечных батарей работают с эффективностью 15-20%.

1887: открыт фотоэлектрический эффект

Немецкий физик Генрих Герц впервые наблюдал фотоэлектрический эффект при использовании света для освобождения электронов от твердой поверхности (обычно металлической) для выработки электроэнергии. В отличие от ожидаемых результатов, Герц нашел, что этот процесс производит больше энергии при воздействии ультрафиолетовым светом, а не более интенсивным видимым. Альберт Эйнштейн позже получил Нобелевскую премию за дальнейшее объяснение эффекта. Современные солнечные батареи основываются именно на фотоэлектрическом эффекте для преобразования солнечного света в энергию.

1953-1956: коммерческое производство кремниевых фотоэлементов

Физики Лабораторий Белла обнаружили, что кремний является более эффективным, чем селен, создавая первые практичные фотоэлементы — теперь 6% эффективности. Это открытие привело к созданию фотоэлементов, способных питать электрооборудование. В 1956 году Western Electric начала продавать коммерческие лицензии на свои кремниевые фотоэлектрические технологии, но чрезмерно высокая стоимость кремниевых фотоэлементов удерживала их от широкого насыщения рынка.

1958: использование солнечной энергии в космосе

После нескольких лет экспериментов по повышению эффективности и коммерциализации солнечной энергии, она получила поддержку, когда американское правительство использовало её для оборудования по изучению космоса. Первый спутник на солнечных батареях Vanguard 1 сделал более 197 000 оборотов вокруг Земли за 50 лет пребывания на орбите. Это применение солнечной энергии открыло путь для дальнейших исследований по снижению затрат и увеличению производства.

1970-ые: исследования снижают стоимость

Так как цены на нефть выросли в 1970-е годы, спрос на солнечную энергию вырос. Exxon Corporation профинансировала исследование для создания фотоэлементов, изготовленных из более низкосортного кремния и более дешевых материалов, снизив стоимость со $ 100 за ватт всего лишь до $ 20 — $ 40 за ватт. Федеральное правительство также приняло несколько законопроектов и инициатив, способствовавших развитию солнечной энергетики, и создало Национальную лабораторию возобновляемых источников энергии (NREL) в 1977 году.

1982: строительство первой солнечной электростанции

Arco Solar построил первый солнечный парк — основу солнечной электростанции — в Хесперии, Калифорния, в 1982 г. Эта солнечная электростанция генерирует 1 МВт или 1000 киловатт в час при работе на полную мощность. Это позволяет питать 100-киловаттную лампочку в течение 10 часов. В 1983 году Arco Solar построила второй парк солнечных батарей в Карризо Плейн, штат Калифорния. В то время это была самая большая коллекция солнечных батарей в мире, состоящая из 100 000 батарей, которые генерировали 5,2 мегаватта при работе на полную мощность. Хотя эта солнечная электростанция и пришла в упадок из-за возвращения популярности нефти, она продемонстрировала потенциал для промышленного производства солнечной электроэнергии.

1995: созданы выдвижные солнечные батареи

Исследования в области солнечной энергетики продолжают расширятся на другие отрасли: Thomas Faludy подал заявку на патент в 1995 году на выдвижные навесы с интегрированными солнечными батареями. Это был один из первых случаев, когда солнечные батареи были использованы в рекреационных транспортных средствах. Сегодня эта функция является популярным способом питания рекреационных автомобилей (recreational vehicle: специализированный автомобиль или прицеп для любителей автотуризма, разделенный на функциональные секции — кухню, спальню, гостиную, туалет, душ и т.п.).

1994¬-1999: эффективность солнечных батарей поднимается на новый уровень

В 1994 году Национальная лаборатория возобновляемой энергии разработала новый фотоэлемент из фосфида индия — галлия и арсенида галлия, эффективность которого превысила 30%. К концу века лаборатория создала тонкопленочные фотоэлементы, которые преобразовывали 32% солнечного света в полезную энергию.

2005: стали популярными самодельные солнечные батареи

Поскольку технология и эффективность солнечных батарей выросли, становится все более популярным использование солнечной энергии для дома. Самодельные солнечные батареи стали хитом рынка в 2005 году и стали распространяться с каждым новым годом все больше и больше. На сегодняшний день существует много способов, как сделать свои собственные солнечные батареи, от сборки комплекта солнечных батарей до планирования стрингов солнечных батарей.

2015: печатная гибкая солнечная батарея — хит рынка

Сейчас производятся тонкие, как бумага, фотоэлементы с использованием промышленного принтера. Они имеют 20% эффективности преобразования солнечной энергии, и одна полоса может производить до 50 ватт на квадратный метр. Это хорошая новость для 1,3 миллиарда человек в развивающихся странах, поскольку такие полосы являются гибкими и недороги в производстве.

2016: открытие термофотоэлементов, работающих без солнца

новая солнечная батареяКоманда исследователей из Калифорнийского Университета, Беркли, и Австралийского национального университета обнаружила новые свойства наноматериала. Одно из таких свойств называется магнитной гиперболической дисперсией, что означает, что материал светится при нагревании. В сочетании с термофотоэлектрическими элементами, он может превратить тепло в электричество без солнечного света.

Солнечная энергия прошла долгий путь за последние 200 лет от наблюдения за свойствами света до поиска новых способов его преобразования в электроэнергию. Эта технология не проявляет никаких признаков замедления — она идет вперед с беспрецедентной скоростью.

Будьте в курсе последних новостей о солнечной энергии и заранее решите, является ли солнечная энергия правильным выбором для Вас.

Если Вам необходимы солнечные батареи для дома или дачи, наша компания всегда готова предложить Вам идеальные варианты по электроснабжению Вашего домохозяйства:

  • автономное энергоснабжение
  • резервное электроснабжение
  • электроснабжение с продажей электроэнергии по «Зеленому тарифу«.

Источник: http://ems-int.com/blog/a-history-of-solar-cells-how-technology-has-evolved/

Написать нам