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太陽能光伏發電的歷史
2012-09-16 00:14 瀏覽 6143 上一篇 下一篇
          太陽能作為一種能源和動力加以利用,已經有300多年的歷史。1615年法國工程師所羅門。德??伎怂拱l明了第一臺利用太陽能加熱空氣使膨脹做功而抽水的機器。在1615年-1900年之間,世界上又研制成多臺太陽能動力裝置和一些其它太陽能裝置。

  下面主要回顧20世紀100年間太陽能科技發展的歷史。在這100年間太陽能發展的道路比較曲折,有高潮期,有低潮期。處于高潮的大約55年,處于低潮的大約有45年。

  第一低潮期:1920-1945年,參加研究工作的人員和研究項目大為減少。其原因與礦物質燃料的大量開發利用和發生第二次世界大戰(1935-1945)有關.
       
        第二低潮期:1965-1973年,太陽能的研究工作停滯不前,主要原因是太陽能利用技術處于成長階段,尚不成熟,并且投資大,效果不理想,所以得不到公眾,企業和政府的重視和支持。

  第三低潮期:1980-1992年,進入80年代后太陽能的開發利用逐漸進入低谷,世界上許多國家大幅度的削減太陽能研究經費,美國最為突出,導致這種現象的主要原因是:世界石油價格大幅度回落,而太陽能產品價格居高不下,缺乏競爭力,太陽能的技術也沒有重大的進展。這樣就動搖了一些人開發太陽能的信心。我國太陽能的研究工作也收到了一定程度的影響,有人主張外國研究成功后引進技術,雖然持這種觀點的人極少,但對我國的太陽能事業的發展也有不良影響。 
     
       盡管太陽能利用的發展受礦物資源、政治和戰爭等因素的影響,但世界各國的科學家在太陽能的利用方面,還是取得了許多輝煌的成績,在21世紀出現了幾次高潮。

  第一高潮起:1900-1920年,世界上太陽能研究的重點仍是太陽能動力裝置。但采用的聚光方式多樣化,開始采用平板集熱器和低沸點公質,裝置逐漸擴大。1901年在美國加州建成一臺太陽能抽水裝置。1902-1908年,在美國建造了五套雙循環太陽能發動機。1913年在埃及建成一臺由5個拋物槽鏡組成的太陽能水泵。

  第二高潮起:1945年-1965年,在第二次世界大戰結束后,一些有遠見的認識已經注意到石油和天然氣資源正在逐漸減少,呼吁人們重視這一問題,從而推動了太陽能研究工作的開展,并且成立了太陽能學術組織,舉辦學術交流和展覽會再次興起太陽能研究熱潮。1952年法國國家研究中心在比利牛斯山東部建成一座功率為50kw的太陽爐。1954年美國貝爾實驗室研制成實用型硅太陽電池,為光伏發電大規模應用奠定了基礎。1960年,帶有石英窗的斯特林發動機問世。這20年中加強了太陽能基礎理論和基礎材料的研究。

  第三高潮期:1973-1980年,1973年10月中東戰爭爆發,使那些依靠從中東地區大量進口廉價石油的國家,在經濟上遭到沉重打擊,世界發生了“能源危機”。從而使許多國家,尤其是工業發達國家,重新加強了對太陽能及其它可再生能源技術發展的支持,在世界上再次興起了開發利用太陽能熱潮。1973年美國制定了政府的陽光發電計劃,太陽能研究經費大幅度增長,成立太陽能開發銀行,促進太陽能產品的商業化。1974年日本政府制定了“陽光計劃”。世界上出現的開發利用太陽能熱潮,對我國也產生了巨大的影響,1975年在河南安陽召開“全國第一次太陽能利用工作經驗交流大會”,進一步推動了我國太陽能事業的發展。這一次會議之后,太陽能研究和推廣工作納入了我國的政府計劃,獲得了專項經費和物資支持。

  第四高潮期:1992-2000年,由于大量燃燒礦物能源,造成全球性的環境污染和生態破壞,對人類的生存和發展構成威脅,在這種情況下,1992年聯合國在巴西召開了“世界環境與發展大會”,會議通過了《里約熱內盧環境與發展宣言》,《21世紀議程》和《聯合國氣候變化框架公約》等一系列重要文件。這次會議以后,世界各國加強了清潔能源技術的開發,將利用太陽能與環境保護結合在一起。1996年,聯合國在津巴布韋召開“世界太陽能高峰會議”,發表了《哈拉雷太陽能與持續發展宣言》,會議上討論了《世界太陽能10年行動計劃》(1996-2005),《國際太陽能公約》,《世界太陽能戰略規劃》等重要文件,這次會議進一步表明了聯合國和世界各國對開發太陽能的堅定決心,要求全球共同行動,廣泛利用太陽能。世界環保大會以后,我國政府對環境與發展十分重視,提出10年對策和措施,明確要“因地制宜的開發和推廣太陽能、風能、地熱能、潮汐能、生物質能等清潔能源”,制定了《中國21世紀議程》,進一步明確了太陽能重點發展目。1995年國家計委、國家科委和國家經貿委制定了《新能源和可再生能源發展綱要》(1996-2010),明確提出了我國在1996-2010年新能源和可再生能源的發展目標任務以及相應的對策和措施。 

      通過以上回顧可知,在20世紀的100年間太陽能的發展道路并不平坦,盡管如此,21世紀是人類大規模利用太陽能的世紀。

  自從1954年第一塊實用光伏電池問世以來,太陽光伏發電取得了長足的進步。但比計算機和光纖通訊的發展要慢得多。其原因可能是人們對信息的追求特別強烈,而常規能源還能滿足人類對能源的需求。1973年的石油危機和90年代的環境污染問題大大促進了太陽光伏發電的發展。其發展過程簡列如下:

  1893年 法國科學家貝克勒爾發現“光生伏打效應”,即“光伏效應”。 

        1876年 亞當斯等在金屬和硒片上發現固態光伏效應。

  1883年 制成第一個“硒光電池”,用作敏感器件。 

       1930年 肖特基提出Cu2O勢壘的“光伏效應”理論。同年,朗格首次提 出用“光伏效應”制造“太陽電池”,使太陽能變成電能。

  1931年 布魯諾將銅化合物和硒銀電極浸入電解液,在陽光下啟動了一個電動機。

  1932年 奧杜博特和斯托拉制成第一塊“硫化鎘”太陽電池。

  1941年 奧爾在硅上發現光伏效應。

  1954年 恰賓和皮爾松在美國貝爾實驗室,首次制成了實用的單晶太陽電池,效率為6%。同年,韋克爾首次發現了砷化鎵有光伏效應,并在玻璃上沉積硫化鎘薄膜,制成了第一塊薄膜太陽電池。 
       
        1955年 吉尼和羅非斯基進行材料的光電轉換效率優化設計。同年,第一個光電航標燈問世。美國RCA研究砷化鎵太陽電池。

  1957年 硅太陽電池效率達8%。

  1958年 太陽電池首次在空間應用,裝備美國先鋒1號衛星電源。

  1959年 第一個多晶硅太陽電池問世,效率達5%。

  1960年 硅太陽電池首次實現并網運行。

  1962年 砷化鎵太陽電池光電轉換效率達13%。 

       1969年 薄膜硫化鎘太陽電池效率達8%。

  1972年 羅非斯基研制出紫光電池,效率達16%。

  1972年 美國宇航公司背場電池問世。 

        1973年 砷化鎵太陽電池效率達15%。

  1974年 COMSAT研究所提出無反射絨面電池,硅太陽電池效率達18%。

  1975年 非晶硅太陽電池問世。同年,帶硅電池效率達6%~%。

  1976年 多晶硅太陽電池效率達10%。

  1978年 美國建成100kWp太陽地面光伏電站。

  1980年 單晶硅太陽電池效率達20%,砷化鎵電池達22.5%,多晶硅電池達14.5%,硫化鎘電池達9.15%。

  1983年 美國建成1MWp光伏電站;冶金硅(外延)電池效率達11.8%。

  1986年 美國建成6.5MWp光伏電站。

  1990年 德國提出“2000個光伏屋頂計劃”,每個家庭的屋頂裝3~5kWp光伏電池。

  1995年 高效聚光砷化鎵太陽電池效率達32%。

  1997年 美國提出“克林頓總統百萬太陽能屋頂計劃”,在2010年以前為100萬戶,每戶安裝3~5kWp。光伏電池。有太陽時光伏屋頂向電網供電,電表反轉;無太陽時電網向家庭供電,電表正轉。家庭只需交“凈電費”。

  1997年 日本“新陽光計劃”提出到2010年生產43億Wp光伏電池。

  1997年 歐洲聯盟計劃到2010年生產37億Wp光伏電池。

  1998年 單晶硅光伏電池效率達25%。荷蘭政府提出“荷蘭百萬個太陽光伏屋頂計劃”,到2020年完成。










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