Кто и когда изобрел солнечные батареи? Эволюция солнечных панелей

Кто и когда изобрел солнечные батареи? Эволюция солнечных панелей

В наши дни солнечная энергия активно используется практически во всех отраслях. Но на вопрос, кто и когда изобрел солнечные батареи, чаще всего называют даты середины прошлого века. Этот ответ неверен, поскольку история разработки устройств данного типа началась на 70-80 лет раньше.
Проблема преобразования солнечного излучения в электричество уже в те годы считалась чрезвычайно важной. Ведь ее экономически выгодное решение – когда бы к нему не пришли – обещало дать человечеству доступ к источнику чистой и практически безграничной энергии.

Кто изобрел солнечные батареи?

Процесс преобразования энергии солнца в электрический ток был открыт еще в середине XIX века французским физиком Эдмоном Беккерелем.

Официально устройство на основе кремния, генерировавшее электроэнергию с помощью солнечного излучения, было запатентовано только в 1954 году. Вот имена тех, кто создал современные солнечные панели:

  • Дерилл Чапин;
  • Кэл Фуллер;
  • Гордон Пирсон.

Эти ученые разработали кремниевую батарею, которая по сей день является основой большинства современных моделей.

Путь к современным кремниевым батареям был таким:

Год Ученый Открытие
1873 Уиллоуби Смит Обнаруживает чувствительность к ультрафиолету селена
1877 Адамс и Дэйтон Исследуют суть явления, но не могут правильно  описать физический процесс
1880 Чарльз Фриттс Первый, кто изобрел солнечные панели на основе селена с золотым покрытием. КПД установки – 1%. Описать особенности взаимодействия селена и ультрафиолета физику также не удается.
1905 Альберт Эйнштейн Попадает в список тех, кто придумал солнечные батареи, за первое научное физико-математическое описание фотоэлектрического эффекта. Впоследствии получает за это Нобелевскую премию.

Эти ученые разработали кремниевую батарею, которая по сей день является основой большинства современных моделей.

КПД первого модуля был низким – из 100 % энергии, которую поглощала батарея, в электричество преобразовывалось всего 4%. И только через десятки лет эту цифру сумели повысить до 15%.

Электростанции башенного типа

Основную проблему солнечных электростанций (СЭС) – простой в темное время суток – смогли решить советские ученые, разработав СЭС башенного типа. Создателями проекта первой солнечной электростанции башенного типа стала команда ученых института «Атомтеплоэлектропроект» в Риге. По проекту была построена гелиостанция башенного типа в Щелкино. Комплекс удачно запустили, и он проработал до начала 90-х годов ХХ века.

В последнее десятилетие интерес к солнечным электростанциям такого типа вырос в несколько раз. Так, в 2011 году аналогичная станция была запущена в Испании, а в 2017 – в Китае и Марокко.

Кто производит солнечные панели? ТОП компаний мира

Солнечные панели являются главным элементом каждой солнечной электростанции. Они – самая дорогая составляющая комплекса, поэтому выбору данного компонента необходимо уделять особое внимание.
Возникает вопрос: Почему солнечные батареи такие дорогие? Давайте разберемся вместе.

Согласно мировой классификации, среди компаний, кто производит солнечные батареи, выделяют 3 условных группы:

  • Tier 1,
  • Tier 2
  • Tier 3.

1. К первой группе — уровню Tier 1 — относят компании с серьезными требованиями к продукции, хорошей репутацией и положительной историей работы. Компании имеют полностью автоматизированное производство и инвестируют значительные суммы в новые технологии. Именно их исследовательские команды часто становятся теми, кто открывает более совершенные материалы для производства солнечных батарей. Таковых на рынке – примерно 6%.

2. Компании уровня Tier 2 – уверенные и подающие надежду на переход к Tier 1 новички. Комплектующие производителей второй группы охватывают до 9% рынка солнечных батарей.

3. Панели Tier 3 занимают больше 85% рынка солнечной энергетики. Это наиболее дешевая продукция с довольно низким качеством. Достаточно часто в таких компаниях используется ручной труд и технологии (часто полученные не самым честным образом) других компаний отрасли.

Главным преимуществом панелей компаний Tier 3 является цена продукта – так, разрыв в стоимости солнечных батарей Tier 3 и Tier 1 может достигать 20%. Но это обманчивый показатель.

К первой десятке компаний Tier 1, по версии исследовательской организации Bloomberg NEF, относят:

  • JinkoSolar;
  • CanadianSolar;
  • GCL Systems;
  • Trina;
  • JA Solar;
  • FirstSolar;
  • Lerri/ Longi;
  • RisenEnergy;
  • Talesun;
  • Hanwha Q Cells.

Сфера использования солнечных батарей в современном мире

Область применения солнечных батарей достаточно обширная. Также активно используются промышленные солнечные электростанции и частные СЭС – от простого будильника с подзарядкой от солнца до спутников в космосе, которые полностью работают на солнечной радиации.

Примеры использования солнечных батарей:

  • Подзарядка аккумуляторов бытовой техники и электромобилей;
  • Снабжение электроэнергией зданий и населенных пунктов (батареи монтируются на крышах домов);
  • Создание гелиосамолетов, работающих на энергии солнца (уже разработан первый летательный прототип под названием SolarImpulse);
  • Покрытие панелями дорог (новшество вводят в Нидерландах, Франции и Китае);
  • Морские путешествия (Федор Конюхов совершил длительный заплыв на яхте, что полностью зависела от электроэнергии солнечных батарей);
  • Применение модулей в космонавтике;
  • Вживление фотоэлементов под кожу человека (необычный эксперимент уже провели в Китае; считается, что с помощью солнечной энергии можно будет заряжать кардиостимуляторы и прочие медицинские приборы).

Варианты экономически выгодных панелей сегодня

В Украине экономически выгодные станции с широким диапазоном использования предлагает компания Green Tech Trade. Основа ее систем – тонкопленочные панели на базе теллурида кадмия (TeCa). Преимущество такой основы – в способности эффективно преобразовывать в электричество лучи с большим углом падения и рассеянное излучение.