谁发明了太阳能电池板?探索太阳能的历史

在1954年贝尔实验室发明第一批现代太阳能电池板之前，太阳能的历史是断断续续的，由个人发明家和科学家推动。后来，航天和国防工业认识到它的价值，到20世纪末，太阳能已经成为一种有前途但仍然昂贵的化石燃料替代品。在21^圣世纪以来，该行业已经成熟，发展成为一种成熟而廉价的技术，正在迅速取代煤炭、石油和天然气在能源市场上的地位。这个时间轴突出了太阳能技术出现的一些主要先驱和事件。

发现时代(19 - 20世纪初)

19世纪中期，物理学在电学、磁学和光的研究等方面取得了重大突破，蓬勃发展。太阳能的基本原理是这一发现的一部分，发明家和科学家为后来的技术历史奠定了基础。

1839:19岁那年，法国人亚历山大·埃德蒙·贝克勒尔在他父亲的实验室里制造了世界上第一个光伏电池。他对光和电的研究启发了后来光伏的发展。如今，贝克勒尔奖每年由欧洲光伏太阳能大会和展览会颁发。

1861:数学家和物理学家Auguste Mouchout申请了太阳能马达的专利。

1873:电气工程师威洛比·史密斯发现光生伏打效应在硒。

1876:伦敦国王学院自然哲学教授w·g·亚当斯(W. G. Adams)发现“由于辐射热、光或化学作用，硒的电阻发生了变化。”

1882:Abel Pifre制造了一个“太阳能引擎”，它产生足够的电力来驱动他的太阳能印刷机，他在法国巴黎的杜伊勒里花园展出(如下图)。

1883:发明家查尔斯·弗里茨(Charles Fritts)发明了第一个用金包裹硒的太阳能电池。它将太阳辐射转化为电能的效率不到1%。

1883:发明家约翰·埃里克森开发了一种“太阳电机”，它使用抛物线槽结构(PTC)聚焦太阳辐射来运行蒸汽锅炉。PTC仍在太阳能热电站中使用。

1884:Charles Fritts在纽约市的屋顶安装太阳能电池板。

1903:企业家奥布里·埃涅阿斯的太阳能汽车公司开始销售太阳能驱动的蒸汽机，为加州帕萨迪纳的灌溉项目提供燃料。这家公司很快就倒闭了。

1912 - 1913:工程师Frank Shuman的太阳能电力公司使用PTC建造了世界上第一个太阳能热电厂。

理解时代(19世纪末- 20世纪初)

现代理论物理学的出现为更好地理解光伏能源奠定了基础。量子物理学对光子和电子的亚原子世界的描述揭示了入射光如何破坏硅晶体中的电子以产生电流的机制。

1888:物理学家威廉·哈尔瓦克斯用现在所知的哈尔瓦克斯效应来描述光伏电池的物理特性。

1905:阿尔伯特·爱因斯坦发表了《关于光的产生和转化的启发式观点》，解释了光是如何通过将电子从某些金属的原子中撞击出来而产生电流的。

1916:化学家Jan Czochralski发明了一种制造金属单晶的方法。这成为了制造半导体晶圆的基础，半导体晶圆仍然用于电子产品，包括太阳能电池。

1917:阿尔伯特·爱因斯坦通过引入光作为承载电磁力的包的概念，为光电技术提供了理论基础。

1929:物理学家吉尔伯特·刘易斯创造了“光子”一词来描述爱因斯坦的电磁能量包。

发展时代(20世纪中期)

基于单晶硅太阳能电池的发明，对太阳能技术发展的认真研究离开了实验室。像许多其他技术一样，它产生于为美国国防和航天工业进行的研究，它的首次成功应用是在卫星和太空探索中。这些用途证明了太阳能的有效性，尽管大多数技术仍过于昂贵，无法商业化。

1941:贝尔实验室的工程师拉塞尔·奥尔申请了第一项专利单晶硅太阳能电池．

1947:被动式太阳能由于战后能源短缺，房屋变得流行起来。

1951:建造了由锗制成的太阳能电池。

1954:贝尔实验室生产了第一块高效的硅太阳能电池。虽然与现有的电池相比很弱，但这些电池是第一种能够产生大量电能的电池——效率约为4%。

1955:第一个太阳能电话打出来了。

1956:通用电气公司推出了第一台太阳能收音机。它可以在白天和黑夜运行。

1958:先锋1号是第一艘由太阳能电池板提供动力的宇宙飞船。

1960:一辆装有太阳能电池板和72伏电池的汽车在英国伦敦行驶。

1961:联合国赞助了一个关于发展中国家使用太阳能的会议。

1962:贝尔实验室的3600个电池为第一颗太阳能通信卫星Telstar供电。

1967:苏联的联盟1号飞船成为第一艘搭载人类的太阳能飞船。

1972:太阳能手表Synchronar 2100上市了。

成长时代(20世纪末)

20世纪70年代初的能源危机刺激了太阳能技术的首次商业化。工业化国家的石油短缺导致经济增长缓慢和油价高企。作为回应，美国政府为商业和住宅太阳能系统、研究和开发机构、在政府大楼使用太阳能发电的示范项目以及至今仍支持太阳能产业的监管结构制定了财政激励措施。有了这些激励措施，太阳能电池板的价格从1956年的1865美元/瓦上升到1976年的106美元/瓦(价格调整为2019年的美元)。

1973:阿拉伯国家主导的石油禁运导致油价上涨300%。

1973:特拉华大学建造了太阳能一号，这是第一个完全由太阳能供电的建筑。

1974:《太阳能供暖和制冷示范法案》要求在联邦建筑中使用太阳能。

1974:国际能源机构的成立是为了研究和预测能源市场。

1974:美国能源研究与发展管理局(ERDA)是为了促进太阳能的商业化而成立的。

1974:太阳能产业协会(SEIA)的成立是为了代表太阳能产业的利益。

1977:太阳能研究所是由国会建立的。它现在是国家可再生能源实验室(NREL)。

1977:全球光伏电池产量超过500千瓦。

1977:美国能源部成立。

1978:1978年的公共事业管理政策法案(PURPA)奠定了基础净计量通过要求公用事业公司从符合能源和效率标准的“合格设施”购买电力。

1978:能源税法创造了投资税收抵免(ITC)和住宅能源信贷，为购买太阳能系统提供激励。

1979:伊朗革命中断了中东的石油出口，迫使油价上涨。

1979:美国总统吉米•卡特在白宫屋顶安装太阳能电池板，后来被罗纳德·里根总统拆除。

1981:在美国和沙特阿拉伯的资助下，首个聚光光伏系统投入运行。

1981:太阳能挑战者号成为世界上第一架能够长距离飞行的太阳能飞机。

1981:美国能源部在加州巴斯托附近的莫哈韦沙漠进行的太阳能热试验项目Solar One已经完成。

1982:第一次大规模太阳能农场位于加州赫斯佩里亚附近。

1982:萨克拉门托市政公用事业区委托建造第一座太阳能发电设施。

1985:澳大利亚新南威尔士大学光伏工程中心制造出了效率可达20%的硅电池。

1985:后来被用于储存可再生能源的锂离子电池也被开发出来。

1991:首个锂离子电池实现商业化生产。

1992:投资税收抵免是国会制定的永久政策。

2000:德国制定了一项上网电价计划来刺激太阳能产业。

成熟时代(21世纪)

GPA Photo Archive / Flickr / CC BY-NC 2.0

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太阳能是一种昂贵但科学合理的技术，它得益于政府的持续支持，成为历史上成本最低的能源。它的成功遵循s曲线，即一项技术最初的增长缓慢，仅由早期采用者推动，然后随着规模经济允许生产成本下降和供应链扩张，经历爆炸式增长。虽然太阳能模块在1976年的价格是106美元/瓦(以2019年的美元计算)，但在2019年下降到只有0.38美元/瓦，其中89%的降幅发生在2010年之后。

2001:家得宝开始销售住宅太阳能发电系统。

2001:尚德电力在中国成立，并成为世界领先的太阳能技术。

2006:加州公用事业委员会批准加州太阳能计划，为太阳能发展提供激励。

2008:NREL创造了40.8%的太阳能电池效率的世界纪录。

2009:国际可再生能源机构(IRENA)成立。

2009:美国复苏和再投资法案(ARRA)提供了美元900亿美元用于清洁能源投资和税收优惠，包括对太阳能项目的补贴和贷款担保。

2009:中国引入上网电价来刺激太阳能行业的增长。

2010:美国总统奥巴马安装太阳能电池板以及白宫的太阳能热水器。

2011:Solyndra破产和投资惨败减缓了太阳能产业的增长。

2013:全球太阳能光伏设备通过100千瓦．

2015:特斯拉推出了锂离子电池Powerwall让屋顶太阳能业主储存电力的电池组。

2015:中国太阳能系统装机容量超过德国，成为世界第一。

2015:谷歌推出项目天窗帮助业主判断屋顶太阳能的可行性。

2016:美国的太阳能装置数量达到了一百万。

2016:“阳光动力2号”进行了全球首个零排放飞行。

2016:内华达州的拉斯维加斯成为美国最大的完全使用可再生能源的市政府，包括市政厅前的太阳能电池板树。

2017:在美国，太阳能行业比化石燃料行业雇佣了更多的发电工人。

2019:第一个海上浮动太阳能发电厂安装在荷兰北海。

2020:建造一座新的太阳能发电厂比继续运营一座现有的燃煤发电厂要便宜得多。

2020:加州要求所有新建住宅安装太阳能电池板。

2020:国际能源机构称“太阳能是电力市场的新王者”。

2021:苹果公司宣布正在建造世界上最大的锂离子电池240兆瓦时的太阳能发电厂在加州。