Sơ lược về lịch sử phát triển của tấm pin năng lượng
Spread the love

Công nghệ năng lượng mặt trời đã tồn tại hơn 150 năm, nhưng hiện nay nó phát triển nhanh hơn bao giờ hết. Các tấm pin mặt trời trở nên hiệu quả hơn, pin và bộ biến tần ngày càng thông minh hơn và rẻ hơn. Và các tùy chọn năng lượng mặt trời cho chủ nhà chưa bao giờ đa dạng hơn cũng như cải tiến rõ rệch. Nếu bạn biết qua lịch sử của năng lượng mặt trời, bạn sẽ thấy nó đã thay đổi khá nhiều.

Lịch sử sớm và những năm 1800

Lịch sử của năng lượng mặt trời được ra đời lâu đời hơn bạn nghĩ. Người La Mã đã sử dụng kiến ​​trúc mặt trời để sưởi ấm và con người đã tập trung năng lượng của mặt trời bằng gương hoặc kính lúp trong hơn 1.300 năm trước.

Vào năm 1839, Alexandre Edmond Becquerel đã phát hiện ra một bước đột phá cho năng lượng mặt trời. Một số vật liệu được tìm thấy để sản xuất điện khi tiếp xúc với ánh sáng. Nhiều năm sau, một người đàn ông khác tên William Grylls Adams và học sinh của mình đã sử dụng selen. Để tạo ra điện từ ánh sáng, tạo ra nguồn năng lượng quang điện đầu tiên trên thế giới.

Hiệu quả của tế bào selenium của Adams chỉ khoảng 1 trận2%; hầu hết năng lượng hấp thụ từ mặt trời bị mất dưới dạng nhiệt. Sẽ mất một thời gian dài trước khi điện mặt trời chứng kiến ​​bất kỳ bước đột phá lớn nào về hiệu quả, nhưng bằng chứng về khái niệm đã đạt được.

Những năm 1950 và 1960

Bảng điều khiển năng lượng mặt trời được phát minh vào năm 1954 bởi DM Chapin, CS Fuller và GL Pearson của Bell Laboratory. Chapin, Fuller và Pearson đã sử dụng silicon để tạo ra nguồn năng lượng ổn định với hiệu suất 4%.

Pin mặt trời thương mại silicon đầu tiên được phát hành bởi Hoffman Electronics một năm sau đó. Nó được bán với giá 25 đô la mỗi tế bào và chỉ có hiệu suất 2%. Và bởi vì mỗi tế bào thương mại này chỉ sản xuất một số lượng nhỏ milliwatts, nên chi phí là hơn 1.785 đô la mỗi watt vào năm 1955. Với lạm phát, con số đó sẽ là hơn 16.000 đô la mỗi watt trong năm 2017.

Trong thời kỳ bùng nổ sau các cuộc chiến tranh những năm 1950; công nghệ năng lượng mặt trời đã phát triển nhanh chóng. Các ứng dụng cho các tấm pin mặt trời trong không gian khiến chúng trở nên đặc biệt hấp dẫn và ngay trước năm 1960. Hoffman Electronics đã quản lý và làm tăng hiệu suất của tấm pin mặt trời thương mại lên khoảng 10%.

nhà phát minh ra tấm pin năng lượng mặt trời
nhà phát minh ra tấm pin năng lượng mặt trời

Những năm 1970 và 1980

Sự thúc đẩy bởi lệnh cấm vận dầu mỏ Ả Rập để hưởng ứng phong trào bảo vệ môi trường. Các tấm pin mặt trời đã chứng kiến ​​sự gia tăng lớn về lợi ích công cộng vào cuối những năm 1970. Mang lại nguồn tài trợ, nghiên cứu và phát triển.

Đạo luật chính sách điều tiết công ích và Đạo luật thuế năng lượng năm 1978 đã thiết lập khung pháp lý cho các kết nối năng lượng mặt trời, một bước tiến rất lớn cho ngành năng lượng mặt trời. Các khung pháp lý này sẽ tiếp tục được phát triển trong suốt những năm 1980 và 1990, cuối cùng dẫn đến nhiều khoản tín dụng và ưu đãi thuế liên bang được thấy ngày nay.

Những năm 1990 và 2000

Đến đầu những năm 1990, công nghệ năng lượng mặt trời bước vào một mức độ hiệu quả thực sự trên thị trường. Năm 1994 phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia được thành lập đạt hiệu quả chưa từng thấy; với hơn 30% khi sử dụng pin mặt trời gallium indium phosphide và gallium arsenide.

Tế bào này không phù hợp để phân phối hàng loạt nhưng được sử dụng cho khá nhiều ứng dụng không gian. Bảng điều khiển năng lượng mặt trời gia đình tiếp tục phát triển; với hơn 1.000 megawatt cơ sở hạ tầng năng lượng mặt trời trên toàn thế giới vào cuối năm 1999.

Vào năm 2000, phòng thí nghiệm Sandia đã phát minh ra biến tần hiện đại; đã chuyển đổi dòng điện trực tiếp (DC) được sản xuất bởi các tấm pin mặt trời thành dòng điện xoay chiều (AC). Điều này đã mở ra cơ hội cho khu dân cư năng lượng mặt trời hai năm sau.

Đột phá trong năng lượng mặt trời

Khi năng lượng mặt trời tiếp tục phát triển nhanh chóng, hiệu quả tăng lên được nhìn thấy trong những năm 1960 đã chậm lại. Năng lượng mặt trời đã bắt đầu đạt được một rào cản vật lý để đạt hiệu quả cao hơn.

Các tấm pin mặt trời silicon, loại được sử dụng trong 90% ứng dụng trên toàn thế giới. Được cho là có giới hạn hiệu suất 29% dựa trên tính chất vật lý của hiệu ứng quang điện. Nhưng đạt được đánh giá hiệu quả vẫn tiếp tục trốn tránh các nhà nghiên cứu.

Tuy nhiên, công nghệ năng lượng mặt trời cho sử dụng thương mại và dân cư tiếp tục phá vỡ các rào cản. Ngày nay, các tấm pin mặt trời tốt nhất có thể đạt mức đánh giá hiệu quả trên 20%; gần hơn bao giờ hết với kỷ lục phòng thí nghiệm hiện tại là 26%. Trong khi các nhà đổi mới không thể đạt được hiệu quả 29% đáng thèm muốn; đã có rất nhiều sự phát triển lớn trong những năm qua.

Thiết kế và thực hiện

Trong mười năm qua, các tấm pin mặt trời đã chứng kiến ​​nhiều cải tiến trong thiết kế và triển khai để giảm chi phí và cải thiện quá trình lắp đặt. Các tấm và vật liệu hiện đại đòi hỏi phải lắp lại tối thiểu hoặc phần cứng để cài đặt và nhẹ hơn và dễ quản lý hơn các mảng nặng của nhiều thập kỷ trước. Với những cải tiến này, hầu hết các cài đặt bảng điều khiển năng lượng mặt trời có thể được thực hiện trong một ngày.

Các thành phần khác trong việc cài đặt năng lượng mặt trời cho thấy sự phát triển nhanh chóng. Microinverters là một thay thế mới cho biến tần truyền thống. Theo truyền thống, một mảng năng lượng mặt trời chỉ hiệu quả như bảng điều khiển kém hiệu quả nhất trong giá đỡ. Vì biến tần chuyển đổi dòng điện của tất cả các bảng cùng một lúc. Bộ chuyển đổi vi mô mới chuyển đổi điện được cung cấp bởi từng bảng riêng lẻ; cải thiện hiệu quả của hệ thống đáng kể.

Tiến độ phát triển tấm pin

Sự phát triển hệ thống pin bị chậm lại sau khi các kết nối lưới được tiêu chuẩn hóa; nhưng công nghệ này đã chứng kiến ​​một dòng mới được quan tâm gần đây. Đáng chú ý nhất là hệ thống Powerwall của Tesla, đưa hệ thống pin gia đình trở thành xu thế chủ đạo.

Nhìn chung, sự phát triển lớn nhất trong năng lượng mặt trời dân cư là giảm chi phí. Sản xuất bảng điều khiển năng lượng mặt trời giảm đáng kể về giá; với sự phát triển của LCDTVs Cả hai công nghệ sử dụng các tấm kính lớn. Sự phát triển này, cùng với sự mở rộng nhanh chóng của Trung Quốc trong thu hoạch và sản xuất nguyên liệu thô; đã giảm giá xuống đủ thấp để cho người dùng có thể lắp đặt cho mình một hệ thống.

Vật liệu mới

Vật liệu mới cung cấp nhiều đột phá hơn nữa cho công nghệ năng lượng mặt trời dân cư. Các tế bào Cadmium Telluride (CdTe) là ứng dụng tiên phong hiện tại thay thế cho các tấm silicon truyền thống. Những pin mặt trời này có lượng khí thải carbon thấp hơn và chi phí sản xuất so với các tấm silicon truyền thống và mang lại kết quả ấn tượng.

Các tế bào CdTe không phải là mới. Chúng đã tồn tại hơn 60 năm nhưng bị giới hạn bởi mức tối đa đầu ra được gọi là giới hạn một volt. Các tế bào CdTe không thể tạo ra hơn 900 millivol điện khi ở trong ánh sáng mặt trời trực tiếp, ngay cả trong điều kiện phòng thí nghiệm.

Tấm năng lượng mặt trời
Tấm năng lượng mặt trời

Vào tháng 2 năm 2016, các nhà nghiên cứu tại phòng thí nghiệm năng lượng tái tạo quốc gia đã cố gắng phá vỡ giới hạn một volt. Cuối cùng đã bác bỏ giới hạn lý thuyết đã làm các nhà khoa học lo lắng trong sáu thập kỷ. Với giới hạn một volt bị phá vỡ, thử nghiệm trong phòng thí nghiệm đã đạt được xếp hạng hiệu quả hơn 22%.

Hiệu suát và chi phí

Với các tấm được sản xuất hàng loạt nhanh chóng thu hẹp khoảng cách. Các tấm CdTe có thể là bước nhảy lớn tiếp theo cho năng lượng mặt trời dân cư. Mang lại hiệu suất hệ thống tốt hơn và chi phí thấp hơn cho thế hệ nhà mặt trời tiếp theo.

Trong khi các tấm pin mặt trời phát triển nhanh nhất vào những năm 1950 và 1960, công nghệ này đã tiếp tục cải tiến với tốc độ đáng báo động. Sản xuất hàng loạt và lắp đặt nhanh chóng đã làm cho năng lượng mặt trời trở nên hấp dẫn hơn như một khoản đầu tư tài chính và đã mở đường cho bước nhảy vọt công nghệ lớn tiếp theo. Để tìm hiểu thêm về cách năng lượng mặt trời có thể mang lại lợi ích cho bạn, hãy nhận báo giá thông qua hình thức dễ sử dụng của chúng tôi.

Nguồn: https://www.solarpowerauthority.com

Written by 

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *