太阳能的历史:时间轴和突破

由Aubrey Eneas建造的太阳能电机在Pasadena,加利福尼亚州。”class=
营销1903年为太阳能驱动的蒸汽发动机;Pasadena,加利福尼亚州。

打印收藏家/贡献者/盖蒂图片

在1954年贝尔实验室发明第一个现代太阳能电池板之前,太阳能的历史是断断续续的,由个人发明家和科学家推动。后来,太空和国防工业认识到它的价值,到20世纪末,太阳能已经成为一种有前途但仍昂贵的化石燃料替代品。在21英石世纪以来,该行业已经成熟,发展成为一种成熟而廉价的技术,正在迅速取代能源市场上的煤炭、石油和天然气。这条时间线突出了太阳能技术出现的一些主要先驱和事件。

发现时代(19世纪至20世纪初)

物理学在19世纪中期蓬勃发展,在电、磁、光研究等方面取得了重大突破。太阳能的基础技术是这项发现的一部分,发明者和科学家为这项技术的后续发展奠定了基础。

1839年:19岁时,法国人Alexandre-Edmond贝克勒尔在他父亲的实验室创造了世界上第一个光伏电池。他对光电和电力的研究激发了光伏的后期发展。今天,Becquerel奖项每年由欧洲光伏太阳能会议和展览会出现。

1861:数学家和物理学家Auguste(或奥古斯丁)Mouchout Patents是一个太阳能电动机。

1873:电气工程师威洛比·史密斯发现光伏作用在硒。

什么是光伏效应?

光伏效果是太阳能光伏技术的关键。物理和化学的组合,当在曝光光时在材料中产生电流时,发生光伏效果。

1876:W. G. Adams,伦敦国王学院自然哲学教授发现“由于辐射热,光或化学作用导致硒的电阻变化”。

1882年:Auguste Mouchout建造了一个“太阳能引擎”,可以产生足够的电力为他的太阳能印刷机提供动力,他将其展示在法国巴黎的杜伊勒里花园(见下图)。

Auguste Mouchout在法国巴黎的杜伊勒里花园展示一个“太阳能发动机”。”class=
奥古斯特·Mouchout的太阳能发动机。牛津科学档案馆/印刷收藏家/盖蒂图片社。

1883年:发明人Charles Fritts使用涂有金色的硒开发了第一太阳能电池。将太阳辐射转换为电力效率低于1%。

1883年:发明家约翰·埃里克森开发了一种“太阳马达”,它使用抛物线槽结构(PTC)聚焦太阳辐射来运行蒸汽锅炉。PTC仍用于太阳能热电站。

1884年:Charles Fritts在纽约市的屋顶上安装太阳能电池板。

1903:企业家Aubrey Eneas的太阳能汽车公司开始销售太阳能驱动的蒸汽机,为加利福尼亚州帕萨迪纳市的灌溉项目提供燃料。这家公司很快就倒闭了。

1912 - 1913:工程师弗兰克·舒曼(Frank Shuman)的太阳能公司使用PTC建造了世界上第一座太阳能热电厂。

理解时代(19世纪末至20世纪初)

现代理论物理的出现有助于为更大了解光伏能量创造一个基础。量子物理学的光子和电子的解压缩世界的描述揭示了在硅晶体中的传入光扰电子分组的机制以产生电流。

1888:物理学家威廉·哈尔瓦赫描述了现在被称为哈尔瓦赫效应的光伏电池物理学。

1905:阿尔伯特·爱因斯坦发表“关于浅色生产和转型的启发式观”,解释光线如何通过在某些金属中敲出原子来产生电流。

1916:化学家Jan Czochralski引用一种用于制造金属单晶的方法。这成为创建仍然用于电子设备的半导体晶片的基础,包括太阳能电池。

1917:阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)提出了光作为携带电磁力的包的概念,为光电技术提供了理论基础。

1929:物理学家Gilbert Lewis硬币“Photons”一词来描述爱因斯坦的电磁能量。

发展时代(20世纪中期)

在单晶硅太阳能电池发明的基础上,认真研究太阳能技术的发展,离开了实验室。和其他许多技术一样,它源于美国国防和航天工业的研究,它的首次成功应用是在卫星和太空探索中。这些用途证明了太阳能的有效性,尽管大多数技术仍过于昂贵,无法商业化。

1941:贝尔实验室工程师Russell Ohl申请了第一个专利单晶硅太阳能电池

1947年:被动的太阳能由于战后能源短缺,房屋变得流行起来。

1951:用锗制造太阳能电池。

1954:贝尔实验室生产第一效硅太阳能电池。虽然与当前细胞相比弱,但这些细胞是第一个,其可以产生大量电力 - 效率约6%。

1955:第一个太阳能电话呼叫。

1956年:通用电气推出第一台太阳能收音机。它可以在白天和黑夜中工作。

1958年:先锋一号是第一艘由太阳能电池板提供动力的航天器。

1960:一辆带有太阳能电池板屋顶的汽车和一个72伏电池在伦敦,英格兰。

1961:联合国发起了“发展中国家的太阳能”会议。

1962:来自贝尔实验室的3600个电池为第一颗太阳能通信卫星Telstar提供动力。

1967:苏联的联盟1号成为第一艘载人太阳能飞船。

1968年:一款名为“同步2100”的太阳能手表上市了。

谁发明了太阳能电池板?

查尔斯·弗里茨(Charles Fritts)是第一个使用太阳能板发电的人(1884年),但在太阳能板足够有效地发挥作用之前,还需要70年的时间。贝尔实验室的三位研究人员Daryl Chapin、Gerald Pearson和Calvin Fuller开发了第一批现代太阳能电池板,其效率仍然只有6%。这三位先驱者站在贝尔实验室的前任拉塞尔·奥尔(russell Ohl)的肩膀上,后者发现了硅晶体在光照下是如何发挥半导体作用的,这有时会被忽视。

成长的时代(20世纪末)

20世纪70年代初期的能源危机马刺队的第一次商业化的太阳能技术。工业化世界的石油短缺导致经济增长缓慢,油价高。作为回应,美国政府为商业和住宅太阳系,研发机构,在政府建筑中使用太阳能电力的示范项目,以及今天仍然支持太阳能行业的监管结构。在这些激励措施中,1975年,1956年的太阳能电池板从1956年的1,890美元/瓦价格达到376美元/瓦特(适用于通货膨胀的价格)。

1973:由阿拉伯国家领导的石油禁运推动油价上涨300%。

1973:特拉华大学建造了太阳能一号,这是第一座完全由太阳能供电的建筑。

1974:《太阳能供暖和制冷示范法案》要求在联邦建筑中使用太阳能。

1974:国际能源机构成立为研究和预测能源市场。

1974:美国能源研究和发展管理局(ERDA)是为了培养太阳能的商业化。

1977:美国国会成立了太阳能研究所。它现在是国家可再生能源实验室(NREL)。

1977:太阳能产业协会(SEIA)的成立是为了代表太阳能产业的利益。

1977:全球光伏电池产量超过500千瓦。

1977:美国能源部成立。

1978:1978年的公共事业管理政策法案(PURPA)为净计量通过要求公用事业公司从符合能源和效率某些标准的“合格设施”购买电力。

1978:能源税法创造了投资税收抵免(ITC)和住宅能源信贷为购买太阳能系统提供激励。

1979:伊朗革命中断了中东的石油出口,迫使油价上涨。

1979:美国总统吉米卡特在白宫屋顶安装太阳能电池板,后来被罗纳德里根总统拆除。

1981年:由美国和沙特阿拉伯资助的,第一个集中光伏系统运作。

1981年:太阳能挑战者号成为世界上第一架太阳能飞机。

1981年:美国能源部在加利福尼亚州巴斯托附近的莫哈韦沙漠完成了一个太阳能热能试点项目“太阳能一号”。

1982:第一个大规模太阳能农场建在加州的赫斯佩里亚附近。

1985:澳大利亚新南威尔士州大学光伏工程中心发明了效率可达20%的硅电池。

1985:开发了锂离子电池,后来用于存储可再生能源。

1989:萨克拉门托市政公用事业区委员会首批太阳能发电设施。

1991年:第一批锂离子电池投入商业生产。

1992年:投资税收抵免由国会永久生效。

2000年:德国创造了一个促进太阳能产业的喂养计划。

什么是喂养关税?

送入课程是一项政府计划,可担保可再生能源生产者的市场价格以上,通常涉及长期合同,以便在商业上掌握新技术的新技术的早期发展中的投资者确定。

成熟时代(21世纪)

奥巴马的太阳能电池板”class=GPA Photo Archive / Flickr / CC BY-NC 2.0

" data-caption="" data-expand="300" id="mntl-sc-block-image_1-0-119" data-tracking-container="true">

GPA照片存档/ flickr / cc by-nc 2.0

从昂贵但科学的音响技术,来自持续政府支持的太阳能利益成为历史上最低的成本能源。它的成功遵循S曲线,其中技术的初步增长只是早期采用者慢慢地推动,然后经历爆炸性的增长,因为规模经济允许生产成本下降和供应链扩展。虽然在1976年,太阳能模块造成376美元/瓦特,但2019年他们只需0.38美元/瓦特,占2010年以来发生的89%。

2001:家得宝开始销售家用太阳能系统。

2001:尚德电力成立于中国,成为世界太阳能技术的领导者。

2006:加州公用事业委员会批准加州太阳能倡议,为太阳能发展提供激励。

2006:在美国,可再生能源变得比煤炭更便宜。

2007:谷歌推出项目天窗帮助业主判断屋顶太阳能的可行性。

2008:NREL创造了太阳能电池效率的世界纪录40.8%.

2009:国际可再生​​能源机构(IRENA)成立。

2009:美国恢复和再投资法案(ARRA)提供了$900亿美元用于清洁能源投资和税收优惠,包括对太阳能项目的补贴和贷款担保。

2010年:中国引入上网电价以刺激太阳能行业的增长。

2010年:美国总统奥巴马重新安装太阳能电池板以及白宫的太阳能热水器。

2013:全球太阳能光伏装机容量超过1亿瓦。

2013:Solyndra的破产和投资失败减缓了太阳能产业的增长。

2015:特斯拉推出了锂离子电池PowerWall.电池组允许屋顶太阳能业主存储电力。

2015:中国成为世界上安装太阳能系统容量的领导者,超越了德国。

2016:美国的太阳能装置达到了一百万。

2016:“阳光动力2号”首次进行全球零排放飞行。

2016:拉斯维加斯,内华达州成为美国最大的城市政府,完全是可再生能源,包括在市政厅前面的太阳能电池板。

2017:在美国,太阳能发电行业的从业人员比化石燃料行业的从业人员还要多。

2019:第一个海上浮动太阳能发电厂安装在荷兰北海。

2020年:建造一座新的太阳能电厂比继续运营一座现有的燃煤电厂成本更低。

2020年:加州要求所有的新房都安装太阳能电池板。

2020年:国际能源机构称:“太阳能是电力市场的新王者。”

2021:Apple,Inc。宣布宣布它正在建造世界上最大的锂离子电池,以盯着加利福尼亚240兆瓦的太阳能农场凝视能源。

观点的文章来源
  1. 亚当斯,W.G。“硒的光照作用。[摘要]。”伦敦皇家学会学报23(1874):535-39。

  2. 爱因斯坦,艾伯特。”关于光的产生与转化的启发式观点。“安纳伦德真主,17,(1905)132-148。

  3. 法默,j·多恩,François拉丰技术进步有多可预测?研究政策45(2016) 647 - 665。价格计算依据GDP平减指数

  4. Fraas,刘易斯M。低成本太阳能发电。巴塞尔:斯普林克国际出版社,2014年。

  5. Dorrier,杰森。”为什么新太阳能电力的价格在过去十年里下降了惊人的89%。“奇点枢纽,12月13日,2020年12月。

  6. 莱西,斯蒂芬。”超过1千兆瓦的太阳能光伏现在全球安装2013年2月11日,绿色媒体。

  7. 麦卡锡,尼尔。”太阳能在美国发电行业的就业人数超过了石油、煤炭和天然气的总和福布斯,2017年1月25日。

  8. 国际能源机构(iea),2020年光伏应用趋势

  9. 苹果。”苹果在新的可再生能源解决方案中提前推出,具有超过110个供应商。“