KRATKA POVIJEST SOLARNIH PANELA

Mnogo prije nego što se 22. travnja 1970. obilježavao prvi Dan planeta Zemlje, generirajući svijest o okolišu i podržavajući zaštitu okoliša, znanstvenici su vršili prva otkrića u solarnoj energiji. Sve je počelo s Edmondom Becquerelom, mladim fizičarom iz Francuske, koji je 1839. promatrao i otkrio fotonaponski učinak - proces koji proizvodi napon ili električnu struju izložen svjetlu ili zračenju. Nekoliko desetljeća kasnije, francuski matematičar Augustin Mouchot bio je inspirisan radom fizičara. Patente za motore na solarni pogon započeo je 1860-ih. Iz Francuske u SAD, izumitelji su bili nadahnuti matematičkim patentima i patente su prijavili na uređaje sa solarnim pogonom već 1888.

Charles Fritts je instalirao prve solarne ploče na krov New Yorka 1884. godine (ljubaznošću Johna Perlina)

Krenite laganim korakom natrag do 1883. godine kada je njujorški izumitelj Charles Fritts stvorio prvu solarnu ćeliju obloživši selen tankim slojem zlata. Fritts je izvijestio da selenski modul proizvodi struju „koja je kontinuirana, konstantna i od velike sile.“ Ova ćelija postigla je stopu pretvaranja energije od 1 do 2 posto. Većina modernih solarnih ćelija radi s učinkovitošću od 15 do 20 posto. Dakle, Fritts je stvorio solarnu ćeliju malog utjecaja, ali ipak, to je bio početak inovacije fotonaponskih solarnih panela u Americi. Nazvan po talijanskom fizičaru, kemičaru i pioniru električne energije i energije, Alessandro Volta, fotonaponski je tehnički izraz za pretvaranje svjetlosne energije u električnu energiju i naizmjenično se koristi terminom fotoelektrična.

Edward Weston "Uređaj za korištenje solarne zračeće energije" patentiran 4. rujna 1888. (američki patent 389, 124)

Samo nekoliko godina kasnije 1888. godine, izumitelj Edward Weston dobio je dva patenta za solarne ćelije - američki patent 389, 124 i američki patent 389, 425. Za oba patenta Weston je predložio, "transformirati energiju zračenja koja se dobiva od sunca u električnu energiju ili iz električne energije u mehaničku energiju". (elektronički uređaj koji pretvara toplinsku energiju u električnu) sastavljen od šipki različitih metala. “Svjetlo zagrijava solarnu ćeliju i uzrokuje oslobađanje elektrona i strujanje struje. U ovom slučaju svjetlost stvara toplinu, koja stvara električnu energiju; ovo je upravo obrnut način rada žarulja sa žarnom niti koja pretvara električnu energiju u toplinu koja zatim stvara svjetlost.

Iste godine ruski znanstvenik po imenu Aleksandar Stoletov stvorio je prvu solarnu ćeliju na temelju fotoelektričnog efekta, a to je kada svjetlost padne na materijal i oslobađaju se elektroni. Taj je efekt prvi primijetio njemački fizičar Heinrich Hertz. Hertz je u svom istraživanju otkrio da više snage stvara ultraljubičasto svjetlo nego vidljiva svjetlost. Danas solarne ćelije koriste fotoelektrični efekt za pretvaranje sunčeve svjetlosti u snagu. Godine 1894. američki izumitelj Melvin Severy dobio je patente 527.377 za "Uređaj za ugradnju i rukovanje termopilovima" i 527.379 za "Uređaj za proizvodnju električne energije solarnom toplinom". Oba patenta su u osnovi rane solarne ćelije na temelju otkrića fotoelektričnog učinka. Prva je generirala „električnu energiju djelovanjem solarne topline na termo-hrpu“ i mogla je proizvesti konstantnu električnu struju tijekom dnevnog i godišnjeg kretanja sunca, što je bilo kome olakšavalo da mora pomicati termopile prema pokretima sunca. Drugi patent tvrtke Severy iz 1889. također je namijenjen korištenju sunčeve toplinske energije za proizvodnju električne energije za toplinu, svjetlost i snagu. "Termološke hrpe", ili solarne ćelije kako ih danas nazivamo, postavljene su na standard kako bi im se omogućilo upravljanje u okomitom smjeru kao i na okretnom stolu, što im je omogućilo kretanje u vodoravnoj ravnini. "Kombinacijom ova dva pokreta, lice hrpe može se održavati nasuprot suncu u svako doba dana i u svako doba godine", piše u patentu.

Melvin L. Severy "Uređaj za montiranje i rukovanje termopilovima", patentiran 9. listopada 1894. (američki patent 527.377)

Melvin L. Severy "Uređaj za proizvodnju električne energije solarnom toplinom" patentiran 9. listopada 1894. (američki patent 527.379)

Gotovo desetljeće kasnije američki izumitelj Harry Reagan dobio je patente za termalne baterije, koji su strukture koje se koriste za skladištenje i oslobađanje toplinske energije. Termička baterija izmišljena je za prikupljanje i skladištenje topline s velikom masom koja može zagrijavati i oslobađati energiju. Ona ne pohranjuje električnu energiju, već "toplinu", međutim, sustavi danas koriste ovu tehnologiju za proizvodnju električne energije konvencionalnim turbinama. Reagan je 1897. godine dobio američki patent 588, 177 za „primjenu sunčeve topline na termo-baterije“. U patentnim tvrdnjama patenta Reagan je rekao da je njegov izum uključivao „novu konstrukciju uređaja u kojem se sunčeve zrake koriste za grijanje termo- baterije, čiji je cilj koncentriranje sunčevih zraka u fokus i jedan skup spojeva termo-akumulatora u fokusu zraka, dok se prikladni uređaji za hlađenje primjenjuju na ostale spojeve navedene termo-baterije. “Njegov izum bilo je sredstvo za prikupljanje, skladištenje i distribuciju sunčeve topline po potrebi.

HC Reagan "Primjena solarne topline na termo-baterije", patentiran 17. kolovoza 1897. (američki patent 588.177)

1913. William Coblentz iz Washingtona, DC, dobio je patent 1, 077, 219 za "toplinski generator", uređaj koji je koristio svjetlosne zrake "za generiranje električne struje takvog kapaciteta za obavljanje korisnih poslova." Također je mislio na izum za jeftinu i čvrstu konstrukciju. Iako ovaj patent nije namijenjen solarnoj ploči, ovi toplinski generatori bili su izumljeni ili da pretvaraju toplinu izravno u električnu energiju ili da tu energiju pretvore u snagu za grijanje i hlađenje.

WWW Coblentz "Termički generator", patentiran 28. listopada 1913. (američki patent 1, 077, 219)

Do 1950-ih Bell Laboratories shvatili su da su poluvodički materijali poput silicija efikasniji od selena. Uspjeli su stvoriti solarnu ćeliju koja je bila efikasna za 6 posto. Izumitelji Daryl Chapin, Calvin Fuller i Gerald Pearson (privedeni Nacionalnoj dvorani slavnih 2008. godine) bili su mozak iza silicijske solarne ćelije u Bell Labs. Iako se smatrao prvim praktičnim uređajem za pretvaranje solarne energije u električnu energiju, većina ljudi je i dalje koštala previše troškova. Silicijske solarne ćelije skupo su proizvesti, a kada kombinirate više ćelija za stvaranje solarne ploče, javnost je još skuplja za kupnju. Sveučilište u Delaveru zaslužno je za stvaranje jedne od prvih solarnih zgrada, „Solar One“, 1973. godine. Konstrukcija je funkcionirala na kombinaciji solarne toplinske i solarne fotonaponske energije. Zgrada nije koristila solarne panele; umjesto toga, u krov je ugrađena solarna snaga.

DM Chapin i ostali, "Aparati za pretvaranje solarne energije", patentirani 5. veljače 1957. (američki patent 2.780.765)

Otprilike u to doba 1970-ih pojavila se energetska kriza u Sjedinjenim Državama. Kongres je usvojio Zakon o istraživanju, razvoju i demonstraciji solarne energije iz 1974. godine, a savezna vlada bila je posvećena više nego ikad prije „učiniti solarno održivom i pristupačnom i plasirati je na tržište.“ Nakon debija „Solar One“, ljudi su vidjeli solarnu energiju energija kao opcija za njihove domove. Rast je usporio u 1980-ima zbog pada tradicionalnih cijena energije. No, u sljedećim se desetljećima savezna vlada više angažirala u istraživanju i razvoju solarne energije stvarajući bespovratna sredstva i porezne olakšice za one koji koriste solarni sustav. Prema Udruženju industrije solarne energije, solarna energija imala je prosječnu godišnju stopu rasta od 50 posto u posljednjih 10 godina u Sjedinjenim Državama, uglavnom zbog kredita za solarno ulaganje uvedene 2006. godine. Instalacija solarne energije sada je i pristupačnija zbog instalacije troškovi padaju preko 70 posto u posljednjem desetljeću.

To je, kaže, barem donedavno, način pronalaženja održivog i pristupačnog energetskog rješenja važniji je od stvaranja solarnih ćelija estetski ugodnim ili lijepim. Tradicionalni solarni paneli na američkim krovovima nisu baš suptilni ili ugodni za oko. Ponekad su gledali susjede i zasigurno su bili problemi s kojima se bave udruge vlasnika kuća, ali koristi za okoliš su velike. Pa, gdje je ravnoteža? Danas tvrtke teže boljem izgledu i naprednim solarnim tehnologijama, poput fotonaponskih sustava koji se primjenjuju na zgrade (BAPV). Ova vrsta diskretne solarne ćelije integrirana je u postojeće krovne pločice ili keramičke i staklene fasade zgrada.

Solus Engineering, Enpulz, Guardian Industries Corporation, SolarCity Corporation, United Solar Systems i Tesla (nakon spajanja s SolarCity-om) izdali su patente za solarne ćelije koji su mnogo diskretniji od tradicionalnih solarnih panela. Svi patenti uključuju fotonaponske sustave, koji svjetlost pretvaraju u električnu energiju koristeći poluvodičke materijale poput silicija. Solarni paneli i solarna tehnologija prešli su dug put, tako da su ovi patentirani izumi dokaz da tehnologija još uvijek poboljšava svoju učinkovitost i estetiku.

Fotovoltaična krovna pločica tvrtke SolarCity Corporation, patentirana 26. lipnja 2018. (američki patent D821, 614)

Fotonaponski sustav šindre tvrtke United Solar Systems Corporation, patentiran 1. kolovoza 1995. (američki patent 5, 437, 735)

"Fotonaponski sustavi i pridruženi dijelovi koji se koriste na zgradama i / ili povezanim metodama" Guardian Industries Corp. patentirani su 1. prosinca 2015. (US patent 9, 202, 958)