Хронология солнечных батарей - Timeline of solar cells

В 19 веке было замечено, что солнечный свет, падающий на определенные материалы, генерирует обнаруживаемый электрический ток - фотоэлектрический эффект. Это открытие заложило основу солнечные батареи. Солнечные элементы стали использоваться во многих приложениях. Исторически они использовались в ситуациях, когда электрическая энергия из сети была недоступна.

1800-е годы

1900–1929

1930–1959

  • 1932 - Одоберт и Стора открывают фотоэлектрический эффект в Селенид кадмия (CdSe), фотоэлектрический материал, который до сих пор используется.
  • 1935 - Энтони Х. Лэмб получает патент US2000642, "Фотоэлектрическое устройство."[6]
  • 1941 - Рассел Ол подает патент US2402662, "Светочувствительное устройство."
  • 1948 - Гордон Чирок и Джон Литтл адаптировать метод выращивания кристаллов Чохральского для получения монокристаллического германия, а затем и кремния.[7]
  • 1950-е годы - Bell Labs производить солнечные батареи для космической деятельности.
  • 1953 - Джеральд Пирсон начинает исследование литий -кремний фотоэлектрические элементы.
  • 1954 г. - 25 апреля 1954 г. Bell Labs объявляет об изобретении первого практического кремниевого солнечного элемента.[8][9] Вскоре после этого они отображаются на Национальная академия наук Встреча. Эти элементы имеют КПД около 6%. В Нью-Йорк Таймс предсказывает, что солнечные элементы в конечном итоге приведут к источнику «безграничной энергии солнца».
  • 1955 - Western Electric лицензирует коммерческие технологии солнечных батарей. Hoffman Electronics - Подразделение полупроводников создает коммерческий солнечный элемент с КПД 2% по цене 25 долларов за элемент или 1785 долларов за ватт.
  • 1957 - цеденты AT&T (Джеральд Л. Пирсон, Дэрил М. Чапин, и Кэлвин С. Фуллер ) получить патент US2780765, "Аппарат преобразования солнечной энергии. »Они называют это« солнечным аккумулятор. »Hoffman Electronics создает солнечную батарею с КПД 8%.
  • 1957 – Мохамед М. Аталла развивает процесс кремния пассивация поверхности к термическое окисление в Bell Laboratories.[10][11] С тех пор процесс пассивации поверхности имеет решающее значение для эффективность солнечных батарей.[12]
  • 1958 - Т. Манделькорн, Лаборатория сигнального корпуса США, создает кремниевые солнечные элементы n-on-p, которые более устойчивы к радиационным повреждениям и лучше подходят для использования в космосе. Hoffman Electronics создает солнечные элементы с КПД 9%. Авангард I первый спутник, работающий на солнечной энергии, был запущен с солнечной панелью 0,1 Вт и площадью 100 см².
  • 1959 - Hoffman Electronics создает коммерческий солнечный элемент с КПД 10% и вводит использование сетевого контакта, снижающего сопротивление элемента.

1960–1979

1980–1999

  • 1980 - знаковая книга Джона Перлина и Кена Бутти Золотая нить [3] опубликовано, охватывая 2500 лет солнечной технологии от греков и римлян до наших дней.
  • 1980 - Год Институт преобразования энергии в Университете Делавэра разрабатывает первый тонкопленочный солнечный элемент эффективность более 10% при использовании технологии Cu2S / CdS.
  • 1981 - Изофотон первая компания, которая начала массовое производство двусторонние солнечные элементы на основе разработок Антонио Луке и другие. в Институте солнечной энергии в Мадриде.
  • 1982 - Kyocera Corp является первым производителем в мире, который начал массовое производство Поликремний солнечные элементы с использованием метода литья, который является сегодня отраслевым стандартом.
  • 1983 - Мировое производство фотоэлектрических элементов превышает 21,3 мегаватт, а объем продаж превышает 250 миллионов долларов.
  • 1984 - Завершено строительство 30,000 SF Building-Integrated Photovoltaic [BI-PV] Крыша для Межкультурного центра Джорджтаунского университета. Эйлин М. Смит, M.Arch. совершил 20-летнее путешествие на лошадях за мир и фотоэлектрические системы в 2004 году с солнечной крыши до Всемирного торгового центра Ground Zero NY, чтобы рассказать общественности о солнечной архитектуре BI-PV. Массив по-прежнему вырабатывал в среднем один МВтч ежедневно, как с 1984 года в густонаселенной городской среде Вашингтона, округ Колумбия.
  • 1985 - кремниевые элементы с КПД 20% созданы Центр фотоэлектрической инженерии на Университет Нового Южного Уэльса.
  • 1986 - «Солнечно-гальванический купол TM» запатентован подполковником Ричардом Т. Хедриком из Ирвина, Калифорния, как эффективная архитектурная конфигурация для интегрированной в здание фотоэлектрической энергии [BI-PV]; Hesperia, CA полевой массив.
  • 1988 - Год Сенсибилизированный красителем солнечный элемент создан Михаэль Гретцель и Брайан О'Реган (химик). Эти фотоэлектрохимические элементы работают на основе органического красителя внутри элемента и стоят вдвое дешевле кремниевых солнечных элементов.
  • 1988–1991 AMOCO / Enron использовала патенты Solarex для иска ARCO Solar из бизнеса a-Si (см. Solarex Corp. (Enron / Amoco) против Arco Solar, Inc., Ddel, 805 Fsupp 252 Fed Digest.)
  • 1989 - Отражающие солнечные концентраторы впервые используются с солнечными элементами.
  • 1990 - Год Магдебургский собор устанавливает солнечные батареи на крыше, что является первой установкой в ​​церкви в Восточной Германии.
  • 1991 - Эффективный Фотоэлектрохимические ячейки разработаны
  • 1991 - Президент Джордж Х. У. Буш руководит Министерство энергетики США установить Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (передача существующего научно-исследовательского института солнечной энергии).
  • 1992 - Программа PV Pioneer началась в муниципальном коммунальном округе Сакраменто (SMUD). Это была первая широкомасштабная коммерциализация распределенной фотоэлектрической системы, подключенной к сети («солнечная энергия на крыше»).[19]
  • 1992 - Университет Южной Флориды изготовил тонкопленочный элемент с эффективностью 15,89%.[нужна цитата ]
  • 1993 - Год Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии с Центр исследования солнечной энергии Установлено.[нужна цитата ]
  • 1994 - NREL разрабатывает двухконтактный GaInP / GaAs ячейка концентратора (180 солнц), который становится первым солнечным элементом, эффективность преобразования которого превышает 30%.[нужна цитата ]
  • 1996 - Год Национальный центр фотогальваники Установлено. Гретцель, École Polytechnique Fédérale de Lausanne, Лозанна, Швейцария достигает 11% эффективного преобразования энергии с помощью сенсибилизированных красителем клеток, использующих фотоэлектрохимический эффект.[нужна цитата ]
  • 1999 - Общая установленная в мире фотоэлектрическая мощность достигает 1 000 мегаватт.[нужна цитата ]

2000–2019

Экспоненциальная кривая роста в полулогарифмическом масштабе по всему миру установлены фотоэлектрические батареи в гигаваттах с 1992 года.
Производство солнечных батарей по регионам 2000-2010 гг.[20]
Доля рынка различных фотоэлектрических технологий 1999-2010 гг.
  • 2003 - Джордж Буш установил фотоэлектрическую систему мощностью 9 кВт и солнечную тепловую систему на территории Белого дома.[21]
  • 2004 - Губернатор Калифорнии Арнольд Шварценеггер предложил Инициативу по солнечным крышам для одного миллиона солнечных крыш в Калифорнии к 2017 году.[22]
  • 2004 - Губернатор Канзаса Кэтлин Себелиус выдала мандат на производство возобновляемой электроэнергии мощностью 1000 МВт в Канзасе к 2015 году в соответствии с Указом Правительства 04-05.
  • 2006 - Поликремний использовать в фотогальваника впервые превосходит все другие виды поликремния.
  • 2006 - Комиссия по коммунальным предприятиям Калифорнии одобрила Калифорнийскую солнечную инициативу (CSI), комплексную программу стоимостью 2,8 миллиарда долларов, которая обеспечивает стимулы для развития солнечной энергетики в течение 11 лет.[23]
  • 2006 г. - Достигнут новый мировой рекорд в технологии солнечных батарей - новый солнечный элемент преодолевает «40-процентный эффективный» барьер для перехода от солнечного света к электроэнергии.[24]
  • 2007 - Строительство Солнечная электростанция Неллис, установка ППА 15 МВт.
  • 2007 г. - Ватикан объявил, что для сохранения ресурсов Земли они установят солнечные панели на некоторых зданиях в рамках «комплексного энергетического проекта, который окупится через несколько лет».[25]
  • 2007 - Университет Делавэра без независимого подтверждения заявляет о достижении нового мирового рекорда в технологии солнечных батарей - эффективность 42,8%.[26]
  • 2007 - Наносолнечный отправляет первый коммерческий печатный CIGS, утверждая, что в конечном итоге они будут доставлены менее чем за 1 доллар США /ватт.[27] Однако компания не раскрывает публично технические характеристики или текущую отпускную цену модулей.[28]
  • 2008 - Достигнут новый рекорд эффективности солнечных батарей. Ученые из Министерство энергетики США с Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии (NREL) установили мировой рекорд эффективности солнечных элементов с фотоэлектрическим устройством, которое преобразует 40,8% падающего на них света в электричество. Однако это было достигнуто только при концентрированной энергии 326 солнц. Перевернутый метаморфический солнечный элемент с тройным переходом был разработан, изготовлен и независимо измерен в NREL.[29]
  • 2010 − ИКАРОС становится первым космическим аппаратом, успешно продемонстрировавшим солнечный парус технологии в межпланетном пространстве.[30][31]
  • 2010 - президент США Барак Обама заказывает установку дополнительных солнечных батарей и солнечного водонагревателя на белый дом[32]
  • 2011 - Быстрорастущие заводы в Китае снижают стоимость производства кремниевых фотоэлектрических модулей примерно до 1,25 доллара на ватт. Установок по всему миру удваивается.[33]
  • 2013 - Спустя три года солнечные панели по заказу Президент Барака Обамы поставили в Белый дом.[34]
Установленная во всем мире фотоэлектрическая мощность в «ваттах на душу населения» по странам. Расчетные показатели на 2016 год.
  • 2016 - Университет Нового Южного Уэльса инженеры установили новый мировой рекорд по преобразованию несфокусированного солнечного света в электричество с повышением эффективности до 34,5% [4]. Рекорд был установлен Австралийским центром современной фотогальваники (ACAP) UNSW с использованием четырехпозиционного мини-модуля площадью 28 см², встроенного в призма - который извлекает максимум энергии из солнечного света. Он делает это, разделяя входящие лучи на четыре полосы, используя четырехпозиционный приемник, чтобы выжать еще больше электричества из каждого луча солнечного света.[35]
  • 2016 - First Solar заявляет, что преобразовало 22,1% энергии солнечного света в электричество с помощью экспериментальных элементов, изготовленных из теллурида кадмия - технологии, которая сегодня составляет около 5% мирового рынка солнечной энергии.[36]
  • 2018 - Alta Devices, специальность в США арсенид галлия (GaAs) PV производитель, утверждал, что достиг солнечная батарея эффективность преобразования рекорд 29,1%, что подтверждено Фраунгофера ISE CalLab.[37][38]
  • 2019 - Мировой рекорд по эффективность солнечных батарей на 47,1% было достигнуто за счет использования многопереходный концентратор солнечные элементы, разработанные в Национальной лаборатории возобновляемых источников энергии, Голден, Колорадо, США.[39][требуется дополнительная ссылка (и) ] Это выше стандартного показателя в 37% для поликристаллических фотоэлектрических или тонкопленочных солнечных элементов по состоянию на 2018 год.[40][требуется дополнительная ссылка (и) ] Об этом сообщается в исследовании, опубликованном в 2020 году.[41][42]
Сообщенный график исследования солнечная батарея эффективность преобразования энергии с 1976 г. (Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии )

2020

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ «Воссоздание электрохимического актинометра Эдмона Беккереля» (PDF). Архивировано из оригинал (PDF) 7 мая 2020 г.. Получено 7 мая 2020.
  2. ^ Беккерель, Александр Эдмонд (1839). "Recherche sur les effets de la radio chimique de la lumière solaire, au moyen des courants électriques". Comptes rendus hebdomadaires des séances de l'Académie des Sciences. 9: 145–149. Получено 7 мая 2020.
  3. ^ Смит, Уиллоуби (20 февраля 1873 г.). «Воздействие света на селен при прохождении электрического тока». Природа. 7 (173): 303. Bibcode:1873 Натур ... 7Р.303.. Дои:10.1038 / 007303e0.
  4. ^ Максвелл, Джеймс Клерк (апрель 1874 г.). Научные письма и статьи Джеймса Клерка Максвелла: Том 3, 1874-1879 гг.. Кембридж, Великобритания: П. М. Харман. п. 67. ISBN  9780521256278. Получено 7 мая 2020.
  5. ^ "Фотоэлектрические сновидения 1875–1905: Первые попытки коммерциализации фотоэлектрических фильмов". Получено 8 апреля 2017.
  6. ^ Дата выпуска: 7 мая 1935 г. [1] [2]
  7. ^ Дэвид С. Брок (весна 2006 г.). "Нет больше бесполезности: Гордон К. Тил, германий и монокристаллические транзисторы". Журнал «Химическое наследие». Фонд химического наследия. 24 (1). Архивировано из оригинал 15 июня 2010 г.. Получено 2008-01-21.
  8. ^ «25 апреля 1954 года: Bell Labs демонстрирует первый практический кремниевый солнечный элемент». Новости APS. Американское физическое общество. 18 (4). Апрель 2009 г.
  9. ^ Д. М. Чапин; К. С. Фуллер и Г. Л. Пирсон (май 1954 г.). «Новый кремниевый фотоэлемент с p-n переходом для преобразования солнечного излучения в электрическую энергию». Журнал прикладной физики. 25 (5): 676–677. Bibcode:1954JAP .... 25..676C. Дои:10.1063/1.1721711.
  10. ^ Черный, Лахлан Э. (2016). Новые взгляды на пассивацию поверхности: понимание границы раздела Si-Al2O3 (PDF). Springer. п. 13. ISBN  9783319325217.
  11. ^ Лойек, Бо (2007). История полупроводниковой техники. Springer Science & Business Media. стр.120 & 321-323. ISBN  9783540342588.
  12. ^ Черный, Лахлан Э. (2016). Новые взгляды на пассивацию поверхности: понимание границы раздела Si-Al2O3 (PDF). Springer. ISBN  9783319325217.
  13. ^ «Солнечные часы». Получено 8 апреля 2017.
  14. ^ Алферов, Ж. И., Андреев В. М., Каган М. Б., Протасов И. И., Трофим В. Г., 1970. Преобразователи солнечной энергии на основе гетеропереходов p-n AlxGa12xAs-GaAs // Физика горения и взрыва. Тех. Полупроводн. 4, 2378 (Sov. Phys. Semicond. 4, 2047 (1971))]
  15. ^ Нанотехнологии в энергетике В архиве 2009-02-25 в Wayback Machine, pdf, стр.24
  16. ^ Нобелевская лекция к Жорес Алферов, pdf, стр.6
  17. ^ "Флоридский центр солнечной энергии". Получено 8 апреля 2017.
  18. ^ «Калькулятор временной шкалы». Получено 8 апреля 2017.
  19. ^ Переход на солнечную энергию, Боб Джонстон, 2011, Книги Прометея
  20. ^ Pv новости ноябрь 2012. Greentech Media. Проверено 3 июня 2012 года.
  21. ^ «Белый дом устанавливает солнечно-электрическую систему - 22.01.2003 - ENN.com». 29 февраля 2004 г. Архивировано 29 февраля 2004 г.. Получено 8 апреля 2017.CS1 maint: BOT: статус исходного URL-адреса неизвестен (связь)
  22. ^ Симона Пулвер, Барри Г. Рэйб, Питер Дж. Стутт, Изменение климата в политике Северной Америки: институты, формирование политики и многоуровневое управление, MIT Press, 2009, ISBN  0262012995 п. 67
  23. ^ http://www.cpuc.ca.gov/static/energy/solar/
  24. ^ «Достигнут новый мировой рекорд в технологии солнечных батарей» (Пресс-релиз). Министерство энергетики США. 5 декабря 2006 г.. Получено 2020-11-30.
  25. ^ Краусс, Лия (31 мая 2007 г.). «Солнечный мир: Ватикан устанавливает солнечные батареи». United Press International. Архивировано из оригинал 13 апреля 2008 г.. Получено 2008-01-16.
  26. ^ «Эффективность солнечных элементов от 40,7 до 42,8%». 30 июля 2007 г.. Получено 2008-01-16.
  27. ^ "Первые панели наносолнечных кораблей". Блог Nanosolar. Архивировано из оригинал на 2008-01-16. Получено 2008-01-22.
  28. ^ «Наносолар - Продукция». Nanosolar.com. Получено 2008-01-22.
  29. ^ Связи с общественностью NREL (13 августа 2008 г.). «Солнечная батарея NREL устанавливает мировой рекорд эффективности на уровне 40,8 процента». Национальная лаборатория возобновляемых источников энергии. Архивировано из оригинал на 2008-09-17. Получено 2008-09-29.
  30. ^ Стивен Кларк (20 мая 2010 г.). «Отчет о запуске H-2A - Центр состояния миссии». Космический полет сейчас. Получено 21 мая 2010.
  31. ^ «День запуска ракеты-носителя H-IIA № 17 (H-IIA F17)». ДЖАКСА. 3 марта 2010 г.. Получено 7 мая 2010.
  32. ^ Джульетта Эйльперин (6 октября 2010 г.). «Белый дом становится солнечным». Вашингтон Пост.
  33. ^ Майк Кошмрл и Сет Масиа (ноябрь – декабрь 2010 г.). «Солиндра и встряска: недавние банкротства солнечных батарей в контексте». Солнечная сегодня.
  34. ^ «Солнечные панели Белого дома устанавливаются на этой неделе». Вашингтон Пост.
  35. ^ «ARENA поддерживает очередной мировой рекорд по солнечной энергии». Правительство Австралии - Австралийское агентство по возобновляемым источникам энергии. Получено 14 июн 2016.
  36. ^ Мартин, Ричард. «Почему будущее солнечной энергии не может быть основано на кремнии». Получено 8 апреля 2017.
  37. ^ Kenning T. Alta Devices устанавливает рекорд эффективности солнечных элементов GaAs на уровне 29,1%, присоединяется к испытаниям космической станции НАСА. PV-Tech. 13 декабря 2018 г., 5:13 GMT
  38. ^ Alta устанавливает рекорд гибкости солнечной энергии с ячейкой 29,1% GaAs. Optics.org. 13 декабря 2018
  39. ^ Geisz, J. F .; Steiner, M. A .; Jain, N .; Schulte, K. L .; Франция, Р. М .; McMahon, W. E .; Perl, E. E .; Фридман, Д. Дж. (Март 2018 г.). "Строительство солнечной батареи с перевернутым метаморфическим концентратором с шестью переходами". Журнал IEEE по фотогальванике. 8 (2): 626–632. Дои:10.1109 / JPHOTOV.2017.2778567. ISSN  2156-3403. OSTI  1417798.
  40. ^ «Новая солнечная технология может стать следующим большим стимулом для возобновляемой энергии».
  41. ^ «Новые солнечные элементы извлекают больше энергии из солнечного света». Экономист.
  42. ^ Geisz, Джон Ф .; Франция, Райан М .; Шульте, Кевин Л .; Steiner, Myles A .; Норман, Эндрю Дж .; Guthrey, Harvey L .; Янг, Мэтью Р .; Песня, Дао; Мориарти, Томас (апрель 2020 г.). «Шестиконтактные солнечные элементы III – V с эффективностью преобразования 47,1% при концентрации 143 Солнца». Энергия природы. 5 (4): 326–335. Bibcode:2020NatEn ... 5..326G. Дои:10.1038 / с41560-020-0598-5. ISSN  2058-7546. S2CID  216289881. Получено 16 сентября 2020.
  43. ^ Кодзима, Акихиро; Тешима, Кендзиро; Шираи, Ясуо; Миясака, Цутому (6 мая 2009 г.). «Металлоорганические галогенидные перовскиты как сенсибилизаторы видимого света для фотоэлектрических элементов». Журнал Американского химического общества. 131 (17): 6050–6051. Дои:10.1021 / ja809598r. PMID  19366264.
  44. ^ а б «График эффективности NREL» (PDF).
  45. ^ «От света до электричества: новые солнечные элементы из различных материалов устанавливают новый стандарт эффективности». Phys.org. Получено 5 апреля 2020.
  46. ^ Сюй, Цзисянь; Бойд, Калеб С .; Yu, Zhengshan J .; Palmstrom, Axel F .; Виттер, Дэниел Дж .; Larson, Bryon W .; Франция, Райан М .; Вернер, Жереми; Харви, Стивен П .; Вольф, Эли Дж .; Вейганд, Уильям; Манзур, Салман; Хест, Майкель Ф. А. М. ван; Берри, Джозеф Дж .; Лютер, Джозеф М .; Холман, Захари С .; МакГихи, Майкл Д. (6 марта 2020 г.). «Трехгалогенидные широкозонные перовскиты с подавленной фазовой сегрегацией для эффективных тандемов». Наука. 367 (6482): 1097–1104. Bibcode:2020Sci ... 367.1097X. Дои:10.1126 / science.aaz5074. PMID  32139537. S2CID  212561010.
  47. ^ «Кристаллическая структура, открытая почти 200 лет назад, может стать ключом к революции солнечных батарей». Phys.org. Получено 2020-07-04.
  48. ^ Линь, Йен-Хунг; Сакаи, Нобуя; Да, Пэймэй; Ву, Цзяин; Сансом, Гарри C .; Рамадан, Александра Дж .; Махеш, Сухас; Лю, Цзюньлянь; Оливер, Роберт Д. Дж .; Лим, Джонгчул; Аспитарте, Ли; Шарма, Кшама; Мадху, П. К .; Моралес-Вилчес, Анна Б .; Nayak, Pabitra K .; Бай, Сай; Гао, Фэн; Grovenor, Chris R.M .; Джонстон, Майкл Б .; Лабрам, Джон Дж .; Даррант, Джеймс Р .; Болл, Джеймс М .; Венгер, Бернард; Станновски, Бернд; Снайт, Генри Дж. (2 июля 2020 г.). «Соль пиперидиния стабилизирует эффективные металлогалогенные перовскитные солнечные элементы» (PDF). Наука. 369 (6499): 96–102. Bibcode:2020Sci ... 369 ... 96L. Дои:10.1126 / science.aba1628. HDL:10044/1/82840. PMID  32631893. S2CID  220304363.

внешняя ссылка