История солнечных батарей

Первые солнечные батареи, способные преобразовывать солнечную энергию в механическую, были построены во Франции. В конце XIX века на Всемирной выставке в Париже изобретатель О. Мушо демонстрировал инсолятор — аппарат, который при помощи зеркала фокусировал лучи на паровом котле. Котел приводил в действие печатную машину, печатавшую по 500 оттисков газеты в час. Через несколько лет в США построили подобный аппарат мощностью в 15 лошадиных сил.

Рис. 5. — Паровой котел на солнечной энергии, приводящий в движение печатный станок:

Подходили годы, инсоляторы использующие солнечную энергию совершенствовались, но принцип оставался прежним: солнце — вода — пар. Но вот, в 1953 году ученые Национального аэрокосмического агентства США создали настоящую солнечную батарею — устройство, непосредственно преобразующее энергию солнца в электричество.

Еще в 70-х годах 19 века был открыт так называемый фотоэлектрический эффект — явление, связанное с освобождением электронов твердого тела или жидкости под действием электромагнитного излучения. В 30-х годах глава физиков нашей страны академик А. Ф. Иоффе высказал мысль о использовании полупроводниковых фотоэлементов в солнечной энергетике.

Правда, рекордный коэффициент полезного действия (КПД) тогдашних материалов не превышал 1 процента, то есть, в электричество превращалась лишь сотая часть световой энергии.

После многолетних экспериментов удалось создать фотоэлементы с КПД до 10−15%. Затем американцы построили солнечные батареи современного типа.

В 1959 году они были установлены на одном из первых искусственных спутников Земли, и с тех пор все космические станции оснащаются многометровыми панелями с солнечными батареями.

Низкий КПД солнечных батарей можно было бы компенсировать большой площадью, например, покрыть всю пустыню Сахару фотоэлементами — и готова мощнейшая солнечная электростанция.

Однако кремниевые полупроводники, на основе которых производятся солнечные батареи, очень дорого стоят. И чем выше КПД, тем дороже материалы. Вследствие этого доля солнечной энергии в сегодняшней энергетике невелика.

Однако в связи с не бесконечностью ископаемого топлива, доля энергии получаемой солнечными батареями будет неминуемо возрастать. Так же росту использования солнечных батарей способствуют разработки направленные на повышение КПД и понижение их стоимости.

Одно из главных достоинств солнечной энергии — ее экологическая чистота. Правда, соединения кремния могут наносить небольшой вред окружающей среде.

Однако по сравнению с последствиями сжигания природного топлива такой ущерб — капля в море.

Рис. 6. — Принцип работы гелиоэлектростанции:

Полупроводниковые солнечные батареи имеют очень важное достоинство — долговечность. При том, что уход за ними не требует от персонала особенно больших знаний. Вследствие этого солнечные батареи становятся все более популярными в промышленности и быту.

Несколько квадратных метров солнечных батарей вполне могут решить все энергетические проблемы небольшой деревушки.

В странах с большим количеством солнечных дней — южной части США, Испании, Индии, Саудовской Аравии и прочих — давно уже действуют солнечные электростанции. Некоторые из них достигают довольно внушительной мощности.

Сегодня уже разрабатываются проекты строительства солнечных электростанций за пределами атмосферы — там, где солнечные лучи не теряют своей энергии.

Уловленное на земной орбите излучение предлагается переводить в другой тип энергии — микроволны — и затем уже отправлять на Землю. Все это заучит фантастично, однако современная технология позволяет осуществить такой проект в самом близком будущем.

Рис. 7. — Солнечные батареи на верблюде: