2022-06-06
«Рождение фотовольтаики.
В 1839 году 19-летний французский учёный А.Э. Беккерель в лаборатории своего отца медленно ввел два платиновых электрода в кислый раствор хлорида серебра.Без его ведома дверь в мир фотовольтаики медленно открывалась благодаря этому «неправильному» эксперименту.Измерив ток, протекающий между этими электродами, он обнаружил, что ток на свету несколько превышает ток в темноте;он назвал это явление фотоэлектрическим эффектом.Чего он не ожидал, так это того, что небольшой фототок, который он наблюдал в этом эксперименте, столетие спустя приведет к серьезным изменениям в использовании энергии человеком.В честь его открытия фотоэлектрический эффект также известен как «эффект Беккереля».
После того, как эксперименты Беккереля бездействовали в течение 37 лет, британский ученый Уильям Гриллс Адамс и его ученик Ричард Эванс Дэй обнаружили, что селен вырабатывает электричество под воздействием света.Хотя селен не мог обеспечить электрическую энергию, необходимую для используемых в то время электронных компонентов, это доказало, что твердые металлы могут напрямую преобразовывать свет в электричество.
В 1883 году американский учёный Чарльз Фриц поместил слой металлического селенового электрода на лист германия, чтобы создать первый фотоэлектрический элемент.Хотя его эффективность преобразования составляла всего 1% и он был чрезвычайно дорогим, Фриц был амбициозен: «Он выдает электроэнергию непрерывно и стабильно, не только при дневном свете, но также используя рассеянный свет и даже тусклый свет... Возможно, вскоре мы увидим фотоэлектрические батареи. панели, конкурирующие с [угольными электростанциями]!» К сожалению, его предсказание не сбылось.Он отправил фотоэлектрический элемент компании Siemens, которая тогда была на одном уровне с Эдисоном, который похвалил его изобретение.Сименс считал, что фотоэлектрическая технология имеет далеко идущее значение в науке, и Максвелл, выдающийся физик того времени, также соглашался с этим, поскольку он прославил в физике знаменитую «систему уравнений Максвелла».С тех пор многие ученые начали проводить фундаментальные исследования фотоэлектрического эффекта.Однако, будь то «Сименс» или «Максвелл», так и не смогли разгадать секрет фотоэлектрической энергии.
После 24 лет этой загадки прорыв наконец был достигнут другим гигантом физики, Альбертом Эйнштейном, который в 1907 году дал теоретическое объяснение фотоэлектрического эффекта, основанное на его квантовой гипотезе фотона 1905 года.За это он был удостоен Нобелевской премии по физике в 1921 году. В период с 1912 по 1916 год американский физик-экспериментатор Роберт Эндрюс Милликен экспериментально подтвердил гипотезу Эйнштейна о фотоэлектрическом эффекте и был удостоен Нобелевской премии по физике в 1923 году. При твердой поддержке Теоретически развитие фотоэлектрической энергии начало стремительно набирать обороты.
В 1916 году польский химик Ян Чеклярский открыл процесс очистки монокристаллического кремния методом вытягивания кристаллов и назвал его в его честь методом Чеклярского.Эта технология начала практически применяться для производства пластин в полупроводниковой промышленности только в 1950-х годах, и с ростом спроса на крупномасштабные полупроводниковые устройства этот процесс постоянно развивается.
Колесо истории продвинулось еще почти на 20 лет вперед, когда в 1934 году ученые начали исследования тонкопленочных солнечных элементов и задумали создать энергетически самодостаточные системы с помощью солнечных элементов.Экспериментальные данные показали, что эффективность выработки электроэнергии можно повысить за счет легирования материала примесями металлов.
В 1940 году американский эксперт по полупроводникам Рассел Орр создал базовую структуру твердотельного диодного pn-перехода, который заложил прочную основу для изобретения и производства солнечных элементов, что значительно продвинуло производство фотоэлектрической энергии в промышленную область.
В 1953 году американский физик Дэрил Чапин, Джеральд Пирсон и химик Кэлвин Саузер Фаулер изготовили солнечные элементы из кристаллического кремния размером около 2 сантиметров каждый с эффективностью производства около 4%.С тех пор солнечные элементы постепенно проникли в промышленность.
В промышленность
17 марта 1958 года второй искусственный спутник США, использовавший химические и фотоэлектрические элементы, направился в космос через ракету-носитель.Этот небольшой спутник заложил основу для использования солнечных батарей, которые с тех пор постепенно разрабатываются для исследования космоса.Ценность продления срока службы космического корабля, достигаемая благодаря батареям, намного перевешивает высокую стоимость производства солнечных элементов.Кроме того, солнечные элементы стали дешевле и менее рискованными, чем радиоизотопные генераторы.Сегодня большинство космических аппаратов оснащены солнечными батареями, а около 1000 спутников в мире используют фотоэлектрические элементы для выработки электроэнергии.В космосе солнечные элементы достигают мощности 220 Вт на квадратный метр.
В 1976 году австралийское правительство решило управлять всей телекоммуникационной сетью в глубинке посредством фотоэлектрических станций.Создание и эксплуатация фотоэлектрических электростанций были настолько успешными, что повысили доверие к солнечным технологиям во всем мире.
С 1980 года небольшие необитаемые нефтяные буровые платформы в Мексиканском заливе оснащаются солнечными модулями и постепенно заменяют ранее использовавшиеся большие батареи, обладая преимуществами экономичности и практичности.
С 1983 года Береговая охрана США начала использовать фотоэлектрические батареи для питания своих сигнальных огней и навигационных огней.В то время доля США на мировом фотоэлектрическом рынке составляла около 21%, а рынок фотоэлектрических систем в основном предназначался для автономных системных решений.
С 1990 года швейцарский инженер Маркус Реал предположил, что экономически более целесообразно оборудовать каждый дом собственной фотоэлектрической системой, то есть поддерживать децентрализованное преобразование энергии.Он установил 333 фотоэлектрические системы мощностью 3 кВт на крышах отдельных зданий в Цюрихе.
В 1991 году Германия запустила программу «1000 крыш», а «Закон о льготах» обязал коммунальные предприятия получать электроэнергию от небольших электростанций, работающих на возобновляемых источниках энергии.Были созданы Solon AG в Берлине и солнечная электростанция во Фрайбурге.
В 1994 и 1997 годах Япония и США запустили программу «Миллион крыш».
В 2010 году общая номинальная мощность фотоэлектрических систем в Германии превысила 10 гигаватт, а в 2015 году номинальная мощность фотоэлектрических систем во всем мире достигла 200 гигаватт.
Отправьте ваше дознание сразу в нас
