SEJARAH RINGKAS PANEL SURIA | DITAJA | | SMITHSONIAN - ARTIKEL, INOVASI, TENAGA, YANG DITAJA

Lama sebelum Hari Bumi pertama dirayakan pada 22 April 1970, menghasilkan kesedaran tentang alam sekitar dan sokongan untuk perlindungan alam sekitar, saintis telah membuat penemuan pertama dalam tenaga suria. Semuanya bermula dengan Edmond Becquerel, seorang ahli fizik muda yang bekerja di Perancis, yang pada tahun 1839 mengamati dan menemui kesan fotovoltaik - suatu proses yang menghasilkan voltan atau arus elektrik apabila terdedah kepada cahaya atau tenaga berseri. Beberapa dekad kemudian, ahli matematik Perancis Augustin Mouchot diilhamkan oleh kerja fizik. Beliau mula mendaftar paten untuk enjin berkuasa solar pada tahun 1860-an. Dari Perancis ke Amerika Syarikat, pencipta telah diilhamkan oleh paten ahli matematik dan memfailkan paten pada peranti berkuasa solar setakat 1888.

Charles Fritts memasang panel solar pertama di atas bumbung New York City pada tahun 1884. (Courtesy of John Perlin)

Ambil langkah ringan kembali ke 1883 apabila pencipta New York, Charles Fritts mencipta sel suria pertama dengan selenium salutan dengan lapisan nipis emas. Fritts melaporkan bahawa modul selenium menghasilkan "yang berterusan, berterusan, dan berkuatkuasa." Sel ini mencapai kadar penukaran tenaga sebanyak 1 hingga 2 peratus. Kebanyakan sel solar moden berfungsi pada kecekapan 15 hingga 20 peratus. Oleh itu, Fritts mencipta sel suria kesan yang rendah, tetapi masih merupakan permulaan inovasi panel solar photovoltaic di Amerika. Dinamakan sebagai ahli fizik, ahli kimia dan perintis kuasa dan kuasa Itali, Alessandro Volta, fotovoltaik adalah istilah yang lebih teknikal untuk menjadikan tenaga cahaya menjadi elektrik, dan digunakan secara bergantian dengan istilah fotoelektrik.

Edward Weston's "Peralatan untuk Menggunakan Suria Tenaga Suria, " dipatenkan 4 September 1888. (Paten Amerika Syarikat 389, 124)

Hanya beberapa tahun kemudian pada tahun 1888, pencipta Edward Weston menerima dua paten untuk sel solar - US Patent 389, 124 dan US Patent 389, 425. Untuk kedua-dua paten, Weston mencadangkan, "untuk mengubah tenaga radiasi yang berasal dari matahari menjadi tenaga elektrik, atau melalui tenaga elektrik menjadi tenaga mekanik." Energi cahaya difokuskan melalui lensa (f) ke sel suria (a), " (peranti elektronik yang menukar tenaga terma menjadi tenaga elektrik) terdiri daripada bar logam yang berbeza. "Lampu memanaskan sel solar dan menyebabkan elektron dilepaskan dan arus mengalir. Dalam contoh ini, cahaya mencipta haba, yang menghasilkan elektrik; ini adalah sebaliknya yang tepat cara lampu mentol pijar berfungsi, menukarkan elektrik kepada haba yang kemudian menghasilkan cahaya.

Pada tahun yang sama, ahli sains Rusia bernama Aleksandr Stoletov mencipta sel solar pertama berdasarkan kesan fotoelektrik, yang apabila cahaya jatuh pada bahan dan elektron dibebaskan. Kesan ini mula-mula diperhatikan oleh ahli fizik Jerman, Heinrich Hertz. Dalam penyelidikannya, Hertz mendapati bahawa lebih banyak kuasa dicipta oleh cahaya ultraviolet daripada cahaya yang boleh dilihat. Hari ini, sel solar menggunakan kesan fotoelektrik untuk menukar cahaya matahari menjadi kuasa. Pada tahun 1894, pencipta Amerika Melvin Severy menerima paten 527, 377 untuk "Peralatan untuk memasang dan mengendalikan termopil" dan 527, 379 untuk "Peralatan untuk menjana elektrik dengan haba solar." Kedua-dua paten pada dasarnya adalah sel solar awal berdasarkan penemuan kesan fotoelektrik. Yang pertama dijana "elektrik dengan tindakan haba matahari pada termo-tumpukan" dan boleh menghasilkan arus elektrik yang berterusan semasa pergerakan harian dan tahunan matahari, yang meringankan sesiapa daripada memindahkan thermopile mengikut pergerakan matahari. Paten kedua Severy dari 1889 juga dimaksudkan untuk menggunakan tenaga panas matahari untuk menghasilkan tenaga elektrik untuk haba, cahaya dan kuasa. "Beban termos, " atau sel suria seperti yang kita panggil hari ini, telah dipasang pada piawaian untuk membolehkan mereka dikawal dalam arah menegak serta pada meja putar, yang membolehkan mereka bergerak dalam pesawat mendatar. "Dengan gabungan kedua-dua pergerakan ini, wajah timbunan boleh dikendalikan bertentangan dengan matahari sepanjang masa sepanjang hari dan sepanjang musim tahun ini, " kata paten itu.

Melvin L. Severy "Peralatan untuk Pemasangan dan Operasi Thermopiles, " dipatenkan 9 Oktober 1894 (US Patent 527, 377)

Melvin L. Severy "Peralatan untuk Menjana Elektrik oleh Solar Heat, " dipatenkan 9 Oktober 1894 (Paten Amerika Syarikat 527, 379)

Hampir satu dekad kemudian, pencipta Amerika, Harry Reagan menerima paten untuk bateri termal, yang merupakan struktur yang digunakan untuk menyimpan dan melepaskan tenaga terma. Bateri termal dicipta untuk mengumpul dan menyimpan haba dengan mempunyai jisim besar yang boleh memanaskan dan melepaskan tenaga. Ia tidak menyimpan elektrik tetapi "haba, " bagaimanapun, sistem hari ini menggunakan teknologi ini untuk menjana elektrik oleh turbin konvensional. Pada tahun 1897, Reagan telah diberikan paten Amerika Syarikat 588, 177 untuk "penggunaan haba matahari untuk bateri thermo." Dalam tuntutan paten itu, Reagan berkata ciptaannya termasuk "sebuah pembinaan radas baru di mana sinar matahari digunakan untuk pemanasan termo- bateri, objek itu menumpukan sinar matahari ke tumpuan dan mempunyai satu set sambungan dari termo-bateri pada fokus sinar, manakala peranti penyejukan yang sesuai digunakan pada sambungan lain termo-bateri. "Penciptaannya adalah satu cara untuk mengumpul, menyimpan dan mengedarkan haba solar seperti yang diperlukan.

Aplikasi "Pemanasan Haba Solar untuk Bateri Thermo" HC Reagan, yang dipatenkan 17 Ogos 1897 (Paten AS 588, 177)

Pada tahun 1913, William Coblentz, dari Washington, DC, menerima paten 1, 077, 219 untuk "penjana haba", yang merupakan alat yang menggunakan sinar cahaya "untuk menjana arus elektrik keupayaan sedemikian untuk melakukan kerja yang berguna." Ia juga bermaksud untuk ciptaan mempunyai pembinaan yang murah dan kuat. Walaupun paten ini bukan untuk panel solar, penjana termal ini dicipta sama ada menukar haba langsung ke elektrik atau mengubah tenaga itu menjadi kuasa untuk pemanasan dan penyejukan.

"Penjana Thermal" WW Coblentz, dipatenkan 28 Oktober 1913 (Paten Amerika Syarikat 1, 077, 219)

Menjelang tahun 1950, Bell Laboratories menyedari bahawa bahan semikonduktor seperti silikon lebih efisien daripada selenium. Mereka berjaya mencipta sel solar yang 6 peratus cekap. Pencipta Daryl Chapin, Calvin Fuller, dan Gerald Pearson (yang dilantik ke Hall of Fame Pencipta Negara pada tahun 2008) adalah otak di belakang sel solar silikon di Bell Labs. Walaupun ia dianggap peranti praktikal pertama untuk menukarkan tenaga suria ke elektrik, ia masih mahal untuk kebanyakan orang. Sel solar silikon mahal untuk menghasilkan, dan apabila anda menggabungkan beberapa sel untuk menghasilkan panel solar, ia lebih mahal untuk orang ramai untuk membeli. University of Delaware dikreditkan dengan mewujudkan salah satu bangunan suria pertama, "Solar One, " pada tahun 1973. Pembinaan berlari dengan gabungan tenaga solar dan fotovoltaik solar. Bangunan itu tidak menggunakan panel solar; sebaliknya, solar disepadukan ke atas bumbung.

DM Chapin et al "Solar Energy Converting Apparatus, " dipatenkan pada 5 Februari 1957 (US Patent 2, 780, 765)

Ia adalah sekitar masa ini pada 1970-an bahawa krisis tenaga muncul di Amerika Syarikat. Kongres meluluskan Akta Penyelidikan, Pembangunan dan Demonstrasi Tenaga Suria pada tahun 1974, dan kerajaan persekutuan telah melakukan lebih dari biasa "untuk menjadikan solar yang berdaya maju dan mampu dimiliki dan memasarkannya kepada orang ramai." Selepas penerbitan "Solar One" tenaga sebagai pilihan untuk rumah mereka. Pertumbuhan perlahan pada tahun 1980-an akibat kejatuhan harga tenaga tradisional. Tetapi dalam dekad yang akan datang, kerajaan persekutuan lebih terlibat dengan penyelidikan dan pembangunan tenaga solar, mewujudkan geran dan insentif cukai bagi mereka yang menggunakan sistem solar. Menurut Persatuan Industri Tenaga Solar, solar mempunyai kadar pertumbuhan purata tahunan sebanyak 50 peratus dalam 10 tahun terakhir di Amerika Syarikat, sebahagian besarnya disebabkan oleh Kredit Cukai Pelaburan Suria yang digubal pada tahun 2006. Memasang solar juga lebih murah sekarang kerana pemasangan kos menjatuhkan lebih 70 peratus dalam dekad yang lalu.

Yang berkata, sekurang-kurangnya sehingga baru-baru ini, cara untuk mencari penyelesaian tenaga yang berdaya maju dan berpatutan lebih penting daripada membuat sel suria estetika menyenangkan atau cantik. Panel solar tradisional di atas bumbung Amerika tidak betul-betul halus atau menyenangkan mata. Pada masa-masa tertentu, mereka menjadi penasaran untuk sesetengah jiran, dan pastinya kesakitan bagi persatuan pemilik rumah untuk ditangani, tetapi manfaat kepada alam sekitar adalah besar. Jadi, di mana keseimbangan? Hari ini, syarikat sedang berusaha ke arah teknologi suria yang lebih baik dan maju, seperti fotovoltaik bangunan (BAPV) yang digunakan. Jenis sel suria jenis ini disepadukan ke dalam jubin bumbung sedia ada atau facades seramik dan kaca bangunan.

Solus Engineering, Enpulz, Guardian Industries Corporation, SolarCity Corporation, United Solar Systems, dan Tesla (selepas penggabungan mereka dengan SolarCity) semuanya telah dikeluarkan paten untuk sel solar yang jauh lebih bijak daripada panel solar tradisional. Semua paten menggabungkan sistem photovoltaic, yang mengubah cahaya menjadi elektrik menggunakan bahan semikonduktor seperti silikon. Panel suria dan teknologi suria telah datang jauh, jadi penemuan yang dipatenkan ini adalah bukti bahawa teknologi ini masih meningkatkan kecekapan dan estetika.

"Photovoltaic Roof Tile" SolarCity Corporation, dipatenkan pada 26 Jun 2018 (US Patent D821, 614)

Sistem Solar "Photovoltaic Shingle Corporation" United Solar Systems Corporation, dipatenkan pada 1 Ogos 1995 (Paten AS 5, 437, 735)

Sistem Photovoltaic dan Komponen Bersekutu Guardian Industries Corp yang Digunakan pada Bangunan dan / atau Kaedah Bersekutu, dipatenkan 1 Disember 2015 (Paten AS 9, 202, 958)