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1821 年,Thomas Seebeck 發(fā)現(xiàn)電流將在由兩種不同不同溫度的金屬制成的電路中流動,從而發(fā)現(xiàn)“熱電效應”并構成了“熱電發(fā)電機”的基礎:將熱量直接轉化為電能。
1839 年,Antoine Becquerel 發(fā)現(xiàn)光也可以轉化為電能,此后“光電效應”構成了“光電發(fā)電機”的基礎 - 我們現(xiàn)在稱之為“
光伏”發(fā)電或太陽能光伏電池。
1941年,第一塊單晶硅太陽能電池誕生,1950 年代貝爾實驗室推出第一塊可商業(yè)化的6%轉化效率的光伏電池,1955年Hoffman電子推出效率為2%的商業(yè)太陽能電池產品,電池為14毫瓦/片,25美元/片,相當于1785 USD/W。
1963年,日本在一個燈塔上安裝Sharp公司生產的242W光伏電池陣列,是當時世界最大的光伏電池陣列。1972年法國人在尼日爾一鄉(xiāng)村學校安裝一個硫化鎘光伏系統(tǒng),用于教育電視供電,這是世界上公認的第一個民用光伏電站。
然而顛覆三觀的是,最新的探索發(fā)現(xiàn),早在1905年,也就是愛因斯坦首次解釋光電效應后一年,或者說在貝爾實驗室工程師發(fā)明硅電池之前 40 年,一位名叫George Cove的太陽能先驅,他可能就已經建造了一個高效的光伏系統(tǒng)。
這將把人類的
光伏發(fā)電的應用提前近60年!
1. 被遺忘的太陽能先驅
在1615年~1900年中,科學家研制成功了許多太陽能動力裝置和一些其它太陽能裝置。但是這些動力裝置功率不大,幾乎全部采用聚光方式才能進行采光,主要是水蒸氣為工質,價格昂貴,實用價值不大,但這些太陽能愛好者個人制造的機器卻推動了太陽能的研究和發(fā)展。
在 1900 年代初期,和眾多科學家一樣,George Cove 打算建造一個熱電發(fā)電機,但卻意外地制造了一個光伏發(fā)電機 - 光伏太陽能電池,效率達到2.75%,這是貝爾實驗室科學家在1950年代才實現(xiàn)的轉化效率。
一位名叫 Philip Pesavento的光伏愛好者在一個偶然的機會,讀到了George Cove的成就。在他看來,George Cove的設計比 1880 年到1940 年之間建造的任何太陽能電池性能更好,并且成功地打造了一個室外的光伏電池陣列,而“如果能證明相對高效的太陽能電池比硅電池的發(fā)展早 40 年就發(fā)明了,那將是非常令人興奮的,人類對光伏發(fā)電的應用將被提前40年。
更重要的是,如果該發(fā)明早就被認識到,并且在第一次世界大戰(zhàn)之前有太陽能光伏電池和組件系統(tǒng),它可能還會將光伏科學史提前,讓光伏電池更易于制造,影響當時的化石能源發(fā)電進程。
然而 George Cove 和他的發(fā)明并沒有出現(xiàn)在大多數(shù)關于太陽能的歷史記載中,但他的太陽能發(fā)電裝置還是給當時的的流行科技媒體留下了深刻的印象。例如,1909 年,《技術世界》雜志寫道:
“這樣的機器既便宜又像廚房灶具一樣堅不可摧。即使在目前的、有點粗糙和實驗性的狀態(tài)下,如果有兩天的陽光,它也能儲存足夠的電能來照亮一個普通的房子一周。數(shù)月以來,這位發(fā)明家已經在他的公司中證明了這一點”。
2. George Cove的光伏成就
George Cove 于 1905 年在加拿大新斯科舍省哈利法克斯的大都會大廈展示了他的第一臺“太陽能發(fā)電機”。目前盡管除了一張圖片,沒有關于這個面板的數(shù)據(jù),然而,它的功率輸出和效率足以讓美國投資者向加拿大派遣專家進行考察。而當這位專家對機器檢查完畢后,他們決定將George Cove 帶到美國(馬薩諸塞州薩默維爾)繼續(xù)開發(fā)他的設備。
George Cove 于 1909 年在那里展示了他的第二臺太陽能發(fā)電機。這個 1.5 平方米的面板可以產生 45 瓦的功率,將太陽能轉化為電能的效率為 2.75%。到 1909 年中期,Cove 搬到了紐約市,在那里他展示了他的第三個原型,一個太陽能電池陣列,由四個峰值功率為 60 瓦的太陽能電池板組成,共為五個鉛酸電池充電,總表面積為 4.5 平方米,最大輸出功率為 240 瓦,效率提升至 5% - 類似于1954年貝爾實驗室展示的第一塊太陽能電池板。
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上圖:George的第一塊太陽能電池板,于 1905 年展示。資料來源:Technical World Magazine 11, nr.4,1909 年 6 月。
上圖:George Cove 的第二塊太陽能電池板,其中一個部分缺失。資料來源:技術世界雜志 11,第 4 期,1909 年 6 月。
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上圖:George的第三塊太陽能電池板。資料來源:“利用陽光”,René Homer,Modern Electrics,Vol。II, No.6, 1909 年 9 月。
上圖:George的第三塊太陽能電池板。面板現(xiàn)在以一定角度傾斜,而不是平放。資料來源:1909 年文學文摘
原標題:被遺忘的太陽能先驅,將把人類的光伏發(fā)電的應用提前近60年