Солнечные панели – альтернативный источник электроэнергии. Часть 1

Солнечные панели – альтернативный источник электроэнергии. Часть 1Свет, производимый любым источником, будь то Солнце, электролампа или свеча, вызывается такими элементарными частичками, как фотоны. Часть энергии фотонов поглощают металлы с выбросом электронов (данное явление называется «фотоэффект»).

Как создавались солнечные панели. Создателем 1-го фотоэлектрического элемента является Эдмон Беккерель. Это случилось в 1839 г., тогда будущему известному французскому физику было всего лишь девятнадцать лет. Беккерель поместил в стеклянную колбу с кислым раствором такое вещество, как хлорид серебра, ввел в колбу платиновые электроды и поставил все это на свет. Ученый благодаря данному опыту узнал, что колба посредством электродов передает слабый ток, однако как именно это происходит, определить он не смог.

Через тридцать четыре года Смитом Уиллоуби, инженером из Англии, была описана фотопроводимость селена. Однако то, что фотоэффект существует, окончательно подтвердилось только в 1887 г. немецким ученым Генрихом Герцом.

В ходе проведения опыта с открытым конденсатором Герц, чтобы лучше видеть, когда появляется искра, поместил приемник конденсатора в коробку черного цвета. Но длина искры в таких условиях почему-то была меньшей. Чтобы узнать, от чего зависит длина искры, физик осветил прибор при помощи ультрафиолета. В результате от конденсатора удалось получить за меньший отрезок времени более длинные искры.

1-я в истории данного источника электроэнергии ячейка, которая основана на внешнем фотоэффекте, была создана А. Г. Столетовым (в 1888 г.). В 1905 г. А. Ейнштейн объяснил такое явление, как фотоэффект – он выдвинул предположение, согласно которому свет существует только в виде пучка квантов.

До пятидесятых годов прошлого столетия некоторые фирмы работали над изучением фотоэлементов с целью получить более высокий коэффициент полезного действия, поскольку селеновые ячейки имели малую производительность – не более чем полпроцента. Во времена Советского Союза вопросом получения электроэнергии из солнца занимались такие ученые, как Ю. П. Маслаковец и Б. Т. Коломиец, их руководителем являлся академик А. Ф. Иоффе. Они разработали фотоэлектрические преобразователи с 1 процентом производительности – высокой на то время (середина тридцатых) цифрой. Чуть позже в лаборатории шестипроцентного коэффициента полезного действия от кремниевых ячеек добились американцы из Bell Laboratories.

Как развивался рынок солнечных батарей

Солнечные панели, которые «добывают» электричество из света солнца, разрабатывала Hoffman Electronics Corp, фирма из США. За 1954-1960 гг. ее конструкторы поработали на славу, увеличив КПД солнечных батарей с двух процентов до четырнадцати. Но новые устройства не могли похвастаться коммерческой успешностью – Вт энергии, «добытый» гелиопанелями во время яркого освещения лучами солнца, имел цену ~ 250$. Теплоэлектростанции были более выгодными (1 Вт стоил два-три доллара).

Владелец фирмы, которая специализируется на разработке гелиопанелей, Л. Хоффман, получил армейский космический контракт, благодаря чему компания получила возможность поместить небольшие солнечные панели на Авангард-1, спутник, запущенный США в 58-м году. Солнечные батареи оказались очень эффективными в снабжении электричеством космического аппарата, потому Хофману заказали создание панелей основного питания для «Експлорер 6», его запустили спустя год после Авангарда (сначала всю надежду возлагали на аккумуляторы – в гелиопанелях сильно сомневались). Благодаря этому появились раскладные солнечные батареи в виде крыльев, которые добывали электроэнергию для большинства космических спутников.

Полстолетия назад солнечные панели никому не были интересны, они использовались только в космической индустрии, а также некоторыми фирмами, выпускающими электромеханические игрушки, которые по карману далеко не каждому, при том, что в 71-м г. появились интегральные микросхемы, за счет чего цена 1 Вт составила сто долларов.

В начале семидесятых г.г. прошлого столетия из-за энергетического кризиса наибольшие участники мирового рынка носителей энергии по-другому стали смотреть на альтернативную энергетику в общем и на применение гелиопанелей в частности. Часть доходов таких компаний, как «Мобил», «Шелл», Exxon, BP, пошла на разработку солнечных панелей.

Больше остальных энергетическими перспективами заинтересовалась Exxon. Эксперты данной компании полагают, что динамика увеличения стоимости энергоносителей спустя тридцать-сорок лет станет выгодной для такой сферы энергетики, как солнечная, и солнечные панели будут приносить значительный доход. К разработкам в данной сфере советом директоров компании был привлечен Эллиот Берман, который с шестидесятых годов XX столетия занимается исследованиями в сфере гелиоэнергетики. Благодаря ему, стоимость Вт, который вырабатывается при помощи гелиопанелей, стала меньшей, она составила двадцать долларов. Ученому удалось создать технологию печатных ячеек за небольшой отрезок времени (1970 – 1972 г.г.).

То, что предсказывали специалисты из Exxon, сбылось – в 2008 году цена на нефть сорта WTI составила сто сорок семь долларов за 1 баррель. На повышение стоимости повлияло, в том числе, и истощение месторождений. Далее случился экономический кризис, и стоимость за барель равнялась уже тридцати трем долларам, но сейчас баррель данного сорта нефти стоит ~ 101 доллар.

В двухтысячных корпорации из США, работающие в сфере фотоэлектрических преобразователей, стали размещать свои производства в Поднебесной. Благодаря такому решению уменьшилась стоимость производственных процессов, а также расценки, которые в позапрошлом году составили два доллара за 1 Вт номинальной мощности.

Во второй части данной статьи мы расскажем о том, как работают гелиопанели, из чего они состоят, а также о видах фотоэлементов.







Статьи по теме:

Оставить комментарий