Хто і коли винайшов сонячні батареї? Еволюція сонячних панелей
В наші дні сонячна енергія активно використовується практично у всіх галузях. Але на питання, хто і коли винайшов сонячні батареї, найчастіше називають дати середини минулого століття. Це неправильно, оскільки історія розробки пристроїв даного типу почалася на 70-80 років раніше.
Проблема перетворення сонячного випромінювання в електрику вже в ті роки вважалася надзвичайно важливою. Адже її економічно вигідне рішення, коли б до нього не прийшли, обіцяло дати людству доступ до джерела чистої та практично необмеженої енергії.
Хто винайшов сонячні батареї?
Процес перетворення енергії сонця в електричний струм був відкритий ще в середині XIX століття французьким фізиком Едмоном Беккерелем.
Офіційно пристрій на основі кремнію, здатний генерувати електроенергію за допомогою сонячного випромінювання, було запатентовано тільки в 1954 році.
Ось імена тих, хто створив сучасні сонячні панелі:
• Дерілл Чапин;
• Кел Фуллер;
• Гордон Пірсон.
Ці вчені розробили кремнієву батарею, яка до цього дня є основою більшості сучасних моделей.
Шлях до сучасних кремнієвих батарей був таким:
| Рік | Вчений | Відкриття |
| 1873 | Уіллоубі Сміт | Виявляє чутливість селену до ультрафіолету |
| 1877 | Адамс і Дейтон | Досліджують суть явища, але не можуть правильно описати фізичний процес. |
| 1880 | Чарльз Фріттс | Перший, хто винайшов сонячні панелі на основі селену з золотим покриттям. ККД установки – 1%. Описати особливості взаємодії селену та ультрафіолету фізику також не вдається. |
| 1905 | Альберт Ейнштейн | Потрапляє у список тих, хто придумав сонячні батареї, за перший науковий фізико-математичний опис фотоефекту. Згодом отримує за це Нобелівську премію. |
ККД першого модуля був низьким – зі 100% енергії, яку поглинала батарея, в електрику перетворювалося всього 4%. І тільки через десятки років цю цифру зуміли підвищити до 15%.
Електростанції баштового типу
Основну проблему сонячних електростанцій (СЕС) – простій в темний час доби – змогли вирішити радянські вчені, розробивши СЕС баштового типу. Творцями проекту першої сонячної електростанції баштового типу стала команда вчених інституту «Атомтеплоелектропроект» в Ризі. За проектом була побудована геліостанція баштового типу в Щолкіно. Комплекс вдало запустили, і він пропрацював до початку 90-х років двадцятого століття.
В останнє десятиліття інтерес до сонячних електростанцій такого типу виріс у декілька разів. Так, у 2011 році аналогічна станція була запущена в Іспанії, а у 2017 – у Китаї та Марокко.
Хто виробляє сонячні панелі? ТОП компаній світу
Сонячні панелі є головним елементом кожної сонячної електростанції. Вони – найдорожча складова комплексу, тому вибору даного компонента необхідно приділяти особливу увагу. Виникає питання: Чому сонячні батареї такі дорогі? Давайте розберемося разом.
Згідно зі світовою класифікацією, серед компаній, хто виробляє сонячні батареї, виділяють 3 умовні групи:
- Tier 1;
- Tier 2;
- Tier 3.
1. До першої групи – рівня Tier 1 – відносять компанії з серйозними вимогами до продукції, хорошою репутацією і позитивною історією роботи. Компанії мають повністю автоматизоване виробництво і інвестують значні суми в нові технології. Саме їх дослідницькі команди часто стають тими, хто відкриває більш досконалі матеріали для виробництва сонячних батарей. Таких на ринку – приблизно 6%.
2. Компанії рівня Tier 2 – новачки, які подають надію на перехід до Tier 1. Компоненти виробників другої групи охоплюють до 9% ринку сонячних батарей.
3. Панелі Tier 3 займають понад 85% ринку сонячної енергетики. Це найдешевша продукція з досить низькою якістю. Досить часто в таких компаніях використовується ручна праця і технології інших компаній галузі.
Головною перевагою панелей компаній Tier 3 є ціна продукту – так, розрив у вартості сонячних батарей Tier 3 та Tier 1 може досягати 20%. Але це оманливий показник.
До першої десятки компаній Tier 1, за версією дослідницької організації Bloomberg NEF, відносять:
- JinkoSolar;
- CanadianSolar;
- GCL Systems;
- Trina;
- JA Solar;
- FirstSolar;
- Lerri / Longi;
- RisenEnergy;
- Talesun;
- Hanwha Q Cells.
Сфера використання сонячних батарей в сучасному світі
Область застосування сонячних батарей досить велика. Також активно використовуються промислові сонячні електростанції та приватні СЕС – від простого будильника з підзарядкою від сонця до супутників в космосі, які повністю працюють на сонячній радіації.
Приклади використання сонячних батарей:
- підзарядка акумуляторів побутової техніки та електромобілів;
- постачання електроенергії до будівель і населених пунктів (батареї монтуються на дахах будинків);
- створення геліолітаків, що працюють на енергії сонця (вже розроблений перший літальний прототип під назвою SolarImpulse);
- покриття панелями доріг (нововведення запроваджують в Нідерландах, Франції та Китаї);
- морські подорожі (Федір Конюхов здійснив тривалий заплив на яхті, що повністю залежала від електроенергії сонячних батарей);
- застосування модулів в космонавтиці;
- імплантація фотоелементів під шкіру людини (незвичайний експеримент уже провели в Китаї, вважається, що за допомогою сонячної енергії можна буде заряджати кардіостимулятори та інші медичні прилади).
Варіанти економічно вигідних сонячних батарей сьогодні
Сьогодні в Україні економічно вигідні станції з широким діапазоном використання пропонує компанія Green Tech Trade. Основа її систем – тонкоплівкові панелі на базі телуриду кадмію (TeCa). Перевага такої основи – у здатності ефективно перетворювати в електрику промені з великим кутом падіння і розсіяне випромінювання.
