Кто изобрел солнечные батареи
Кто обуздал энергию солнца и придумал солнечные батареи
Отцом солнечных батарей является Александр Эдмонд Беккерель. Именно он открыл базовый принцип – фотогальванический эффект. Этот термин означает трансформацию энергии Солнца в электричество. Но стоит помнить и о величайшем физике Архимеде, которого можно назвать прапрадедушкой открытия.
Кому мир обязан полезным изобретением
Архимед первым по-настоящему осознал и научился использовать энергию солнца. С помощью системы зеркал он сжег целую флотилию вражеских кораблей, которые осаждали его город Сиракузы.
Французский ученый А. Э. Беккерель в 1839 г. открыл фотоэффект, благодаря экспериментам с электродами и электролитом.
В 1873 Уиллоуби Смит обнаружил чувствительность селена к свету. И открыл фотоэлектрический эффект с КПД 1%. Это значило, что лишь один процент солнечного света был преобразован в электричество.
Свой вклад внес и великий ученый Альберт Эйнштейн. За теорию фотоэффекта он был награжден Нобелевской премией в 1921 году.
Следующим этапом прогресса стало открытие ученых из Америки в 1954 г. Три компании Bell Laboratories Дэрил Чапин, Г.Пирсон и К.С.Фуллер заявили о создании первой солнечной батареи на основе кремния. Они добились КПД 4%, а немного позже довели до 6%.
Эволюция солнечных батарей
Как раз в то время велись активные космические исследования. И всего спустя 4 года солнечные панели впервые начали использовать в космических спутниках. 17 марта 1958 в США был запущен первый спутник на базе солнечных аккумуляторов «Авангард-1», а немного позже 15 мая в СССР – «Спутник-3».
Приборы продолжали совершенствовать. В 70-х удалось добиться КПД в 10%. Но они все еще не годились для использования на Земле из-за сложностей в производстве и дороговизны (цена 1 кг кремния была около $100).
Мир уже осознавал огромный потенциал солнечных АКБ и активные исследования продолжались. Так, в 1985 году КПД кремниевой батареи стал 20-22%.
Стабильное и успешное массовое производство солнечных аккумуляторов удалось наладить только в конце 80-х. И спустя около 10 лет группа ученых из США добилась существенного увеличения эффективности батарей. Был создан особый тип, который характеризовался простотой в производстве, небольшой себестоимостью материалов и экономностью.
Именно в 1989 году мир увидел солнечную батарею на тандемных фотоэлектрических преобразователях, КПД которых было более 30%.
Первая в своем роде масштабная промышленная электростанция была возведена в 1985 г. при СССР в Крыму. Это была, СЭС-5 с пиковой мощностью 5МВт. Для понимания, 5 МВт мощности имел первый ядерный реактор. К сожалению, из-за высокой цены вырабатываемого электричества в середине 90-х ее закрыли.
Конец 1989 года ознаменовался в США открытием 80 МВт солнечной станции от Loose Industries. И в течении следующих 5 лет эта же компания запустила еще несколько подобных СЭС суммарной мощностью на 480 МВт.
Масштабные правительственные программы
- 1990 год – Германия запускает программу «1000 Солнечных крыш».
- 1994 год – Япония активно внедряет кампанию «70000 Солнечных крыш».
- Компания Spectrolab в 2009 году демонстрирует фотоэлемент со способностью преобразовывать энергию Солнца в электричество на 41,6%.
- В 2011 году компания из Калифорнии Solar Junction сумела достичь КПД 43,5%.
- Корпорация Sharp в 2013 году создает фотоэлемент, состоящий из 3-х слоев, на сложной химической базе с 44,4% КПД. А в 2014 Институте им. Фраунгофера создали солнечные батареи с КПД 46%.
- В 2014 году введена в эксплуатацию самая большая на Земле электрическая станция от Солнца – Ivanpah Solar Electric Generating System. Ее площадь 14,24 кв. км, а мощность – 392 МВт. Этого хватит что бы обеспечить больше 140.000 объектов в Калифорнии.
Интересно, что одним из трех совладельцев этой электростанции является компания Google.
Применение в быту и науке
Солнечные батареи используют:
- В электронике. Мобильные телефоны, плееры, фонарики, зарядные устройства PowerBank, калькуляторы, ноутбуки.
- Машиностроение. Электромобили со встроенными аккумуляторами от Солнца на крышах.
- Авиация. Одна из разработок, проект из Швейцарии по созданию самолета, работающего исключительно на энергии солнца – Solar Impulse.
- Обеспечение зданий. В этом случае панели устанавливаются на крышах заводов или жилых домов. Преимущественно в Южной части США, Саудовской Аравии, Израиле, Испании, Индии и прочих.
- В медицине. Ученные из Южной Кореи изобрели подкожную батарею. Супермаленькую батарею могут вживлять под кожу для постоянной работы разных приборов в теле человека. Эта батарея в 15 тоньше волоса человека и площадью около 0,07 кв. см.
Человечество постепенно переходит на использование экологически чистой энергии. И сегодня уже есть проекты в разработке по строительству электростанций, работающих от Солнца, за пределами земной атмосферы.
А вы знаете, какой металл самый дорогой в мире и кто придумал первый сейсмограф?
fanfact.ru
Кто придумал солнечные батареи?
Рейтинг: 4 / 5
25.09.2015
Электричество давно стало привычным и без него уже сложно представить нашу жизнь. Ведь это не только обычный свет в нашем доме, но и «двигатель» всего прогресса. А в перспективе цивилизация перейдет на электричество от солнечных батарей. Кто первым догадался, как преобразовать солнечный свет в электрический?
Забытое гениальное изобретение
В справочниках по электричеству говорится о том, что первые в мире солнечные батареи появились в 1954 году. Именно тогда ученые Дерилл Чапин, Кэл Фуллер и Гордон Пирсон создали солнечную батарею на основе кремния. Коэффициент полезного действия у батареи был крайне низким. Он равнялся лишь четырем процентам. То есть из 100 процентов падающего на кремниевую подложку солнечного света в электричество преобразовывалось только четыре процента. Спустя десятилетия этот показатель удалось довести до пятнадцати процентов.
Но мало кто знает, что намного раньше (в 1880 году) американский ученый Чарльз Фриттс изобрел селеновую солнечную батарею. Его идея заключалась в том, что он покрывал селен тонким слоем золота и разница этих двух химических элементов позволяла превращать солнечный свет в электричество. Правда, с ничтожным КПД в один процент. Но важно то, что изобретение было сделано в области, где никто прежде никаких практических идей не проявлял. К сожалению, открытие Чарльза потом было просто забыто и идею пришлось «открывать» заново.
Интересно то, что к солнечным батареям имел отношение и знаменитый Альберт Эйнштейн. Он в 1905 году научно объяснил суть фотоэффекта. Но еще раньше, на подступах к этому объяснению находились другие ученые и практики. В частности, Уиллоуби Смит в 1873 году заметил чувствительность селена к солнечному свету, но не смог правильно сформулировать природу явления. В 1877 году ученые Адамс и Дэй тоже столкнулись с этой особенностью селена, но тоже не вышли на верный путь объяснения эффекта. Чарльз Фриттс тоже не все понял, но зато сумел практически использовать селен в направлении хозяйственных потребностей цивилизации. Но низкий КПД солнечной батареи не позволил в то время применять ее и о его изобретении вскоре надолго забыли.
В разных странах приоритет в изобретении солнечных батарей отдается «своим» ученым. Некоторые основания для этого есть, поскольку после Второй мировой войны проблемой нехватки элек тричества занимались многие научные центры, обращая свое внимание на использование солнечной энергетики. Но справедливости ради все же нужно говорить о том, что первую солнечную батарею сделал Чарльз Фриттс.
Современные солнечные батареи
Перечень сфер, где применяются солнечные батареи, нынче довольно обширен. На все сто процентов от них зависит космонавтика. Любой спутник на орбите и в дальнем космосе использует электричество от солнечных батарей.
Никого уже не удивить калькулятором или наручными часами с солнечной подзарядкой. Выпускаются также другие электронные ус тройства с питанием от Солнца. В средствах массовой информации появилось не столь давно сообщение на тот счет, чо в скором времени потребители получат компьютер планшетного типа с питанием от солнечной панели.
В авиации тоже применяются солнечные батареи. Создан уже гелиосамолет, на котором совершен межконтинентальный перелет. Стоит еще сказать, что российский путешественник с мировым именем Федор Конюхов совершил длительное плавание на яхте, где все потребности в электричестве покрывались за счет использования солнечных батарей.
В строительстве тоже широко используются солнечные панели на крышах. В США за счет их полностью автномны многие населенныен пункты. В ряде стран эффективно работают гелдиостанции. Причем, довольно мощные. В России такая гелиостьанция действует в Крыму.
Конечно же, перечень на этом не кончается. Изобретеные новые материалы позволяют сворачивать солнечные батареи в компактный для переноски или перевозки рулон. При этом стоимость таких батарей значительно снижена по сравнению с началом текущего века. КПД же их удалось поднять до тридцати процентов. Ученые уверены, что перспектива цивилизации связана с солнечными батареями. Подсчитано, что если накрыть десять процентов пустыни Сахары солнечными панелями, то на Земле перестанут нужны атомные электростанции, которые крайне опасны в случае аварии.
Кто придумал солнечные батареи? - 4.0 out of 5 based on 11 votes
italife.ru
История создания солнечных батарей
Фотоэлектрические солнечные панели представляют собой тонкие кремниевые пластины, которые преобразуют солнечный свет в электричество. Производство солнечных батарей сегодня как никогда актуально, т.к. они выступают в качестве источников энергии в широком спектре областей, в том числе в телекоммуникационной, космической отраслях, медицине, связи, микроэлектронике и т.п. Солнечные батареи в виде больших массивов используются в различных спутниках и солнечных электростанциях.
История создания солнечных батарей началась еще в 19 веке, а технология их производства развивалась удивительно быстро. Причиной служили постоянно проводимые исследования в области преобразования солнечной энергии в электрическую. Еще в 1839 году Антуан-Сезар Беккерель представил созданную им химическую батарею, которая под воздействием солнца вырабатывала электричество. Первая солнечная батарея имела КПД всего 1%. То есть только один процент солнечного света был преобразован в электричество. В 1873 году Уиллоуби Смит обнаружил чувствительность селена к свету, а в 1877 году Адамс и Дэй отметили, что селен под воздействием света производит электрический ток. Чарльз Фриттс в 1880 году использовал покрытый золотом селен для производства первого солнечного элемента, который также имел эффективность 1%. Тем не менее, Фриттс считал свои солнечные элементы революционными. Он рассматривал возможность использования бесплатной солнечной энергии как средство диверсификации поставок энергии, предсказывая, что производимые солнечные батареи вскоре заменят существующие электростанции.С объяснением в 1905 году Альбертом Эйнштейном фотоэффекта появились надежды на создание солнечных батарей с более высоким КПД, но прогресс оказался незначительным. В середине 20 века исследования в области диодов и транзисторов дали необходимые для ученых знания. В 1954 году Гордон Пирсон, Дэррил Чапин и Кэл Фуллер произвели кремниевый солнечный элемент, имеющий КПД 4%. В дальнейшем эффективность ячейки была повышена до 15%. Солнечные батареи были впервые использованы в сельских районах и отдаленных городах в качестве источника питания для системы телефонной связи, где они успешно использовались на протяжении многих лет.В настоящее время производимые солнечные батареи пока не могут полностью удовлетворить потребности в энергии, но они стали основным источником энергии для обеспечения искусственных спутников Земли. Существующие на то время топливные системы и аккумуляторные батареи имели слишком большой вес. Солнечные батареи имеют большее значение соотношения вырабатываемой энергии к весу, чем все другие традиционные источники энергии, и являются экономически более эффективными.
Пока количество установленных крупномасштабных энергетических фотоэлектрических систем невелико. Большинство усилий направлено на обеспечение с их помощью электроэнергией отдаленных и труднодоступных мест. Мощность ежегодно устанавливаемых солнечных электростанций составляет около 50 мегаватт. Но солнечные батареи обеспечивают лишь около 1 процента всей производимой в настоящее время электроэнергии. Сторонники солнечной энергетики утверждают, что количество солнечного излучения, достигающего поверхности Земли каждый год, могло бы легко обеспечить потребности в энергии несколько раз. Но история создания солнечных батарей должна пройти длинный путь, прежде чем осуществить мечту Чарльза Фриттса по получению бесплатной и доступной солнечной энергии.
energosberejenie.org
Первая солнечная батарея — Кто придумал? | Изобретения и открытия
Основной элемент фотогальваники вышел в 1954 г. из лаборатории компании «Белл Телефон» в США. Это так называемая солнечная батарея, непосредственно превращающая световую энергию в электрическую. До конца 1990-х гг. их делали в основном из патикристаллического и монокристаллического кремния. Другие полупроводники, например арсенид галлия, обеспечивают большую мощность, но дороже в производстве. Новые идеи, например ячейка Гретцеля, основаны на явлении фотосинтеза. Здесь для превращения света в электрическую энергию используются органические красители.
Использование солнечной энергии
Ввиду предстоящего в обозримом будущем исчерпания ископаемых источников электроэнергии фотогальваника приобретает все большее значение. В солнечной Калифорнии и Аризоне уже в 1980-е гг. стали строиться солярно-термические электростанции мощностью до 100 мегаватт. На крышах частных домов все чаще устанавливаются солнечные коллекторы, непосредственно преобразующие солнечные лучи в тепло.
Будущее солнечной энергетики -в децентрализованном использовании. Особенно широкие перспективы открываются для нее в развивающихся странах, где централизованное электроснабжение существует не везде и поэтому есть необходимость в локальных источниках энергии. Другая область ее применения — полупроводниковая техника, не требующая высокого напряжения. Здесь фантазия может быть безграничной, тем более, что солнечные батареи давно доказали свою работоспособность как поставщики энергии для спутников, космических аппаратов и космических станций.
- 1973 г.: Делаверский университет построил жилой дом «Солнечный», получавший электроэнергию на четыре пятых из солнечных батарей.
- 1981 г.: американец Мак Криди перелетел на созданном им солнечном самолете пролив Ла-Манш.
- 1994 г.: под Толедо (Испания) и Серре (Италия) построены крупнейшие в Европе солнечные электростанции.
mjjm.ru
