8 (914) 719-61-91

8 (962) 335-71-14

Наши объекты:

Солнечная батарея. История создания

Использование энергии солнца позволяет экономить дорогую электроэнергию, поставляемую в дома энергетическими компаниями, и даже зарабатывать на поставках энергии в электрическую сеть, если таковое предусмотрено местным законодательством.

Главная составляющая домашней солнечной электростанции – солнечные батареи, или фотоэлектрические панели, как их еще называют. Их назначение – прямое преобразование солнечной энергии в электрическую.

Солнечная батарея — несколько объединённых фотоэлектрических преобразователей (фотоэлементов) — полупроводниковыхустройств, прямо преобразующих солнечную энергию в постоянный электрический ток.

В отличие от солнечных коллекторов, производящих нагрев материала-теплоносителя, солнечная батарея производит непосредственно электричество. Однако для производства электричества из солнечной энергии используются и солнечные коллекторы: собранную тепловую энергию можно использовать и для вырабатывания электричества. Крупные солнечные установки, использующие высококонцентрированное солнечное излучение в качестве энергии для приведения в действие тепловых и др. машин (паровой, газотурбинной, термоэлектрической и др.), называются Гелиоэлектростанции (ГЕЭС).

Различные устройства, позволяющие преобразовывать солнечное излучение в тепловую и электрическую энергию, являются объектом исследования гелиоэнергетики (от гелиос греч. Ήλιος, Helios — Солнце). Производство фотоэлектрических элементов и солнечных коллекторов развивается быстрыми темпами в самых разных направлениях. Солнечные батареи бывают различного размера: от встраиваемых в микрокалькуляторы до занимающих крыши автомобилей и зданий.

История создания солнечных батарей

Впервые на взаимосвязь света и электричества обратил внимание немецкий физик Генрих Герц. Он заметил, что разряд между двумя электродами происходит гораздо легче под ультрафиолетовым светом.

Экспериментально доказать эту зависимость Герцу удалось в 1886-1889 годах. Ученый показал, что электромагнитные волны ведут себя точно так же, как и световые, – распространяются прямолинейно, образуя тени. Он создал гигантскую призму из двух тонн асфальта, которая преломляла электромагнитные волны, как стеклянная призма – световые. Однако Герц не стал подробно изучать эту тему.

Данные немецкого ученого заинтересовали профессора физики Московского университета Александра Григорьевича Столетова. В феврале 1888 года он приступил к серии опытов по изучению этого таинственного явления. 26 февраля в экспериментальной установке Столетова был выработан первый электрический ток, рожденный световыми лучами. Фактически это и был первый фотоэлемент.

В конце 19 века на Всемирной выставке в Париже изобретатель Огюст Мушо продемонстрировал инсолятор. Прибор при помощи зеркала фокусировал лучи на паровом котле с помощью параболического зеркала диаметром 5 м. Котел приводил в действие печатную машину, делавшую по 500 оттисков газеты в час.

В начале 20 века Альберт Эйнштейн создал теорию фотоэффекта (испускание электронов веществом под действием света или любого другого электромагнитного излучения). Тогда же были разработаны фотоэлементы на основе селена, потом более совершенные – таллиевые. Однако все они обладали очень малым коэффициентом полезного действия и нашли применение только в устройствах управления, например, в турникетах на пассажирских станциях.

В 30-е годы 20 века сотрудники Физико-технического института АН СССР в Ленинграде Борис Коломиец и Юрий Маслаковец создали медно-таллиевые фотоэлементы с рекордным для того времени КПД – 1%. Институтом тогда руководил академик Абрам Федорович Иоффе, имя которого сегодня носит это учебное заведение.

Следующим шагом в развитии гелиоэнергетики стало создание кремниевых фотоэлементов. Уже первые их образцы имели КПД 6%. Это позволило ученым задуматься о практическом получении электрической энергии из солнечных лучей.

Первая солнечная батарея была создана в 1953 году. Поначалу это была просто демонстрационная модель – применение на практике не представлялось возможным из-за малой мощности. Однако конструкция стала использоваться в космической отрасли – существовавшие в то время аккумуляторы, в которых можно было бы запасти электрическую энергию, были очень громоздки и тяжелы, и большая часть полезной нагрузки корабля ушла бы на перевозку источников энергии. Конструкторы бились над задачей создания пригодной для использования в космосе электростанции, работающей без топлива. С этой точки зрения фотопанель оказалась подходящим решением. Уже третий советский искусственный спутник Земли, выведенный на орбиту 15 мая 1958 года, был оснащен солнечной батареей.

Следующий шаг в освоении энергии солнца был сделан в 1970-х годах. Ученые начали подробно исследовать фотоэлектрические свойства полупроводников и обнаружили, что они гораздо эффективнее металлов преобразуют солнечный свет в электрическую энергию.

Сегодня солнечные батареи постепенно входят в быт. Уже никого не удивляют калькуляторы, электронные часы, радиоприемники, работающие от небольшой фотопанели, вмонтированной в корпус прибора. По всему миру реализуются масштабные проекты строительства солнечных электростанций мощностью до нескольких сот мегаватт.