Кто изобрел солнечные панели и при чем тут Эйнштейн: история популярного источника энергии

До того, как в 1954 году в Bell Laboratories изобрели первые современные солнечные панели, история этой чистой энергии представляла собой череду взлетов и падений, движимых учеными. Затем космическая и оборонная промышленность признали ее ценность, и к концу 20 века энергия солнца стала альтернативой ископаемому топливу. О том, как появились фотоэлементы и развивалась зеленая энергетика, рассказывает издание treehugger.com.

В 21 веке отрасль достигла зрелости, превратившись в недорогую и эффективную технологию, которая быстро заменила уголь, нефть и природный газ на энергетическом рынке. ниже приведены основные и интересные факты касательно развития солнечной энергетики.

Эпоха открытий: 19 — начало 20 века

В середине 19 века было проведено множество экспериментов в области электричества, магнетизма и изучения света. Солнечная энергетика не стала исключением, заинтересовав многих ученых того времени.

1839: В возрасте 19 лет француз Александр-Эдмон Беккерель создает первый в мире фотоэлектрический элемент в лаборатории своего отца. Его исследования света и электричества вдохновляют последующие разработки в области фотоэлектричества. Сегодня премия Беккереля ежегодно вручается Европейской конференцией и выставкой по фотоэлектрической солнечной энергии.

1861: Математик и физик Огюст Мушу патентует двигатель. работающий за счет солнечной энергии.

1873: Инженер-электрик Уиллоби Смит открывает фотоэлектрический эффект в селене.

1882: Абель Пифре строит "солнечный двигатель", который генерирует достаточно электроэнергии для питания печатного станка, который он выставляет в саду Тюильри в Париже, Франция.

1883: Изобретатель Чарльз Фриттс разрабатывает первый солнечный элемент с использованием селена, покрытого золотом. Его эффективность преобразования солнечного излучения в электричество составляет менее 1%.

1883: Изобретатель Джон Эрикссон разрабатывает "солнечный двигатель", который использует конструкцию параболического желоба (PTC) для фокусировки солнечного излучения для работы парового котла. PTC до сих пор используется на солнечных тепловых электростанциях.

1884: Чарльз Фриттс устанавливает солнечные панели на крыше в Нью-Йорке.

1903: Solar Motor Company, основанная Обри Энеасом начинает продавать паровые двигатели, работающие на солнечной энергии, для ирригационных проектов в Пасадене, США. Вскоре компания терпит крах.

1912-1913: Sun Power Company инженера Фрэнка Шумана использует PTC для строительства первой в мире солнечной тепловой электростанции.

Эпоха понимания: конец 19 — начало 20 века

Появление современной теоретической физики создало основу для более глубокого понимания фотоэлектрической энергии. Описания квантовой физикой субатомного мира фотонов и электронов раскрыли механику того, как входящий свет разрушает электроны в кристаллах кремния, чтобы генерировать электрические токи.

1888: Физик Вильгельм Хальвакс описывает физику фотоэлектрических элементов в том, что сейчас известно как эффект Хальвакса.

1905: Альберт Эйнштейн публикует "Эвристическую точку зрения на производство и преобразование света", объясняя, как свет создает электрический ток, выбивая электроны из атомов некоторых металлов.

1916: Химик Ян Чохральский изобретает метод создания монокристаллов металла. Это становится основой для создания полупроводниковых пластин, которые до сих пор используются в электронике, включая солнечные элементы.

1917: Альберт Эйнштейн дает теоретическую основу фотовольтаики, вводя понятие, что свет действует как "пакеты", переносящие электромагнитную силу.

1929: Физик Гилберт Льюис вводит термин "фотон" для описания пакетов электромагнитной энергии Эйнштейна.

Эпоха развития: середина 20 века

Солнечной технологии были взяты на вооружение оборонной и космической промышленностью США и СССР. Их первое успешное применение было в спутниках, задействованных для исследования космоса. Это демонстрирует эффективность солнечной энергии, хотя технология была все еще слишком дорогой для коммерциализации.

1941: Инженер Bell Laboratories Рассел Ол подает патент на первый монокристаллический кремниевый солнечный элемент.

1951: Созданы солнечные элементы из германия.

1954: Bell Laboratories производит первый эффективный кремниевый солнечный элемент. Хотя он был слабее современных элементов, он мог генерировать значительное количество электроэнергии с эффективностью около 4%.

1955: Совершен первый телефонный звонок на солнечной энергии.

1956: General Electric представляет первое радио на солнечной энергии. Оно могло работать как днем, так и ночью.

1958: Vanguard I становится первым космическим аппаратом, работающим от солнечных батарей.

1960: Автомобиль с крышей из солнечных батарей и 72-вольтовой батареей проехался по Лондону, Англия.

1962: 3600 ячеек из Bell Laboratories питают Telstar, первый спутник связи на солнечных батареях.

1967: Советский "Союз-1" становится первым космическим аппаратом на солнечных батареях, перевозящим людей.

1972: На рынок поступают первые в мире часы на солнечных батареях Synchronar 2100.

Эпоха роста: конец 20 века

Энергетический кризис начала 1970-х годов подстегивает первую коммерциализацию солнечной технологии. Нехватка нефти в индустриальном мире приводит к медленному экономическому росту и высоким ценам на нефть. В ответ правительство США создает финансовые стимулы для коммерческих и некоммерческих солнечных систем. Благодаря этим стимулам стоимость солнечных панелей снижается с 1865 долларов США/Вт в 1956 году до 106 долларов США/Вт в 1976 году.

1973: Университет Делавэра (США) строит Solar One, первое здание, работающее исключительно на солнечной энергии.

1977: Мировое производство фотоэлектрических элементов превышает 500 кВт.

1979: Президент США Джимми Картер устанавливает солнечные панели на крыше Белого дома, которые позже были демонтированы президентом Рональдом Рейганом.

1981: Solar Challenger становится первым в мире "солнечным самолетом", способным летать на большие расстояния.

1985: Центр фотоэлектрической инженерии при Университете Нового Южного Уэльса в Австралии создает кремниевые элементы, которые могут достигать эффективности 20%.

Эпоха зрелости: 21 век

В 21 веке солнечные технологии наконец-то коммерциализировали — они стали доступны для потребителей, которые получили возможность устанавливать солнечные батареи для генерирования чистой энергии, ее хранения и возвращения в сеть.

2001: Home Depot начинает продавать бытовые солнечные энергосистемы.

2001: Suntech Power, основанная в Китае, становится мировым лидером в области солнечных технологий.

2008: NREL устанавливает мировой рекорд по эффективности солнечных элементов в 40,8%.

2010: Президент США Барак Обама устанавливает солнечные панели и солнечный водонагреватель в Белом доме.

2013: Мировые установки солнечных фотоэлектрических систем превысили 100 ГВт.

2015: Tesla представляет литий-ионный аккумулятор Powerwall, позволяющий владельцам солнечных батарей на крышах домов хранить электроэнергию.

2015: Китай становится мировым лидером по установленной мощности солнечных систем, обогнав Германию.

2016: Самолет Solar Impulse 2 совершает первый полет вокруг света с нулевым уровнем выбросов.

2019: Первая плавучая солнечная электростанция установлена ​​в голландском секторе Северного моря.

2020: Дешевле построить новую солнечную электростанцию, чем продолжать эксплуатацию существующей угольной электростанции.

Ранее мы писали о том, что солнечным панелям нашли неожиданное применение. Во Франции придумали, как совместить производство солнечной энергии и выращивание растений в одной установке.