19 марта 2013      1867      1

Солнечная энергия — битва за Солнце

Интересно, что солнечная энергия вышла на паритет с прочими источниками энергии только спустя 170 лет (!!!) после открытия фотоэффекта в кремниевой пластине. В сегодняшней статье я покажу какой путь пришлось проделать технологии, чтобы получить свое место под солнцем (в прямом и переносном смысле слова) и завоевать свое право на коммерческое использование. Интересно, что в этой 170-летней истории есть место и роль наших, российских, ученых.

Солнечная энергия — начало:
  • 1839 год — Эдмунд Беккерель, физик, француз, которому было всего-то 19 лет (!!!), изучая кремниевую пластину, обнаруживает фотоэффект.
  • 1883 год — Чарльз Фритц, покрыв пластину из селена тончайшим слоем золота, получает первый солнечный элемент.
  • 1905 год- Альберт Эйнштейн опубликовал свою работу, посвященную фотоэлектрическому эффекту. В этой работе он объяснил как происходит фотоэллектрический эффект, а именно- поведение зарядов и их разделение с помощью барьера.
  • 1914 год — барьер для разделения зарядов в фотоэлементах, о котором писал Эйнштейн, получил экспериментальное подтверждение.
  • 1918 год — польский ученый Ян Чохральский разработал промышленный метод выращивания монокристаллов кремния. Этот метод получает его имя.
  • 1922 год — Альберт Эйнштейн получает Нобелевскую премию за свою теорию, объясняющую фотоэффект.

Вот так все начиналось. Пока шло соревнование между учеными за право быть в истории за научные открытия в вопросах, объясняющих фотоэффект, ни кто даже и не помышлял о том, что солнечная энергия, а именно фотоэффект, станет когда-нибудь коммерчески выгоден. Оно и понятно, ведь на протяжении долгого времени КПД фотоэлементов составлял менее 1% (!!!).

Но вдруг произошел прорыв:

  • 1954 год — американские инженеры компании Bell Labs., их имена Пирсон, Чапин, Фуллер, изготавливают солнечный элемент с КПД аж 6% (!!!). С помощью этого солнечного элемента они планировали запитать телефонный коммутатор в небольшом городе Америкус, штате Джорджия. Однако, у них ни чего не получилось и первый опыт коммерческого использования фотоэффекта оказался коммерчески невыгодным. Проект был закрыт.
  • 1955 год — на рынок, впервые за всю историю, выпущены первые коммерческие фотоэлементы с КПД всего 2%. Их стоимость была сумасшедшей — 1500$/Вт.

Солнечная энергия- битвы в космосе:

Следующий толчок в развитии технологий, при которых используется солнечная энергия дал космос, и его освоение. Космическим аппаратам нужна энергия. Где ее взять в космическом пространстве? Использование ядерных источников ни чего хорошего не сулило по объективным причинам. Да и дозаправку ядерных реакторов так далеко над землей на тот момент ни кто делать не мог. Технологий не было. Надо сказать, что и сейчас это стоит безумных денег.

Начинается гонка между США и Советским Союзом в освоении космоса солнечной энергии для космических станций.

  •  1958 год — США запускает первый спутник с питанием от солнечных батарей «Vanguard I».
  • 1958 год — Советский Союз не отстает и производит запуск своего спутника с питанием от фотоэлементов. Гонка технологий дает свой результат- КПД солнечных элементов увеличен до 9%.
  • 1959 год — КПД вырастает до 10%. На земле научились передавать фотоэлектричество в электросеть. США запускает в космос второй спутник.
  • 1960 год — КПД кремниевых элементов начал приближаться к 14% — это коммерчески выгодный порог КПД.
  • 1968 год — США запускает в космос первый спутник, в котором используются фотоэлементы на селениде кадмия (CdS).
  • 1970 год — Советский Союз делает ответ США. В космосе «Луноход -1» с фотоэлементами на базе арсенида галлия (GaAs). Эти фотоэлементы разработал Жорес Алферов. они разработаны методом напыления веществ величиной с один атом.
  • 1973 год — Советский Союз запускает в космос станцию «Салют» с гигантскими солнечными батареями с КПД 17% (!!!). Успешная и эффектвная работа этих солнечных батарей позволила Советскому Союзу обеспечить постоянную работу орбитальных станций «Мир».

При этом, что интересно, на земле солнечная энергия до сих пор не используется. Фотоэлементы дороги в изготовлении. Срок их службы на земле крайне мал. Производство энергии с помощью фотоэлементов на земле — дорого.

Солнечная энергия — битвы на Земле:

Но, вдруг, помогает случай- нефтяное эмбарго со стороны арабских стран повышает стоимость нефти в несколько раз и побуждает в интерес к альтернативным источникам энергии.

  • 1981 — 1983 годы — фотовольтоника наход применение на Земле. Солненчные батареи устанавливают в Африке для трансляции обучающих программ по телевидению. В Саудовской Аравии запускают опреснительные станции на солнечных батареях. В Тунисе ставят ирригационные насосные станции с питанием от солнечных батарей. Объем производства солнечных батарей вырастает в 20 раз, в след за ним снижается стоимость 1 Вт электрической энергии, получаемой с помощью солнечных батарей до 12,26$/Вт.
  • 1985 — 1990 годы — ученые умы работают над снижением стоимости ватта установленной мощности. Итог- солнечные элементы на базе кадмий-теллура (CdTe), халькопиритов (CIS, CIGS).
  • 1991 год — швейцарский ученый Михаэль Третцель открывает 3-е поколение солнечных фотоэлементов, органических фотоэлементов. Их КПД 9%.
  • 1996 год — компания First Solar начинает работы по развитию фотоэлементов на  кадмий-теллуре (CdTe). Эти работы вскоре, через 10 лет, приведут к тому, что стоимость 1 ватта упадет до рекордных 1,47$/Вт (!!!).
  • 2001 год — Артур Нозик открывает эффект так называемой мульти эмиссии и разрабатывает концепт фотоэлемента на квантовых точках.
  • 2005 год — г. Дубна (ОИЯИ), ученые Валентин Самойлов, Игорь Проценко и Олег Займидорога сообщают о создании такого солнечного фотоэлемента, который может преобразовывать в электричество инфракрасное излучение. Этот фотоэлемент способен работать даже ночью.
  • 2007 год — Мартин Грин с помощью наночастиц серебра увеличивает КПД кремниевого солнечного элемента до 33%.
  • Ну и наконец 2008 год — цены на нефть опять взлетают вверх. Достигают цровня в 150 долларов за один баррель. Это позволяет стоимость электроэнергии, произведенной от солнечных элементов в Калифорнии сраняться со стоимостью электроэнергии в сети. Есть Паритет!!!

Именно в 2008 году солнечная энергия, преобразуемая в электрическую с помощью фотоэффекта, открытого в 1839 году стала коммерчески выгодной. Ура!!!

Статья сделана на основе материалов книги «Бизнес-начало. От идеи до первого миллиарда» Автор Олег Манчулянцев.

Обсуждение: есть 1 комментарий
  1. Hello there! Do you know if they make any plugins to protect against hackers?

    I'm kinda paranoid about losing everything I've worked hard on. Any recommendations?

Ваш комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

12 − 5 =

Загрузить файлы

Вы можете включить изображения или файлы в свой комментарий, выбрав их ниже. После того, как вы выберите файл, он будет загружен и ссылка на него будет добавлена в комментарий. Вы можете загрузить столько изображений и файлов, сколько вам нужно. После того, как вы выберете файл, он будет загружен и ссылку на него будет добавлена в комментарий. Вы можете загрузить столько изображений и файлов, как вам нужно, и они будут добавлены в Ваш комментарий.

Хочу Всё Знать. Полезные Советы
Категории
Архивы