太阳的历史——从灵感的那一刻到奇怪的可穿戴设备

       虽然太阳能技术现在很流行，但在短时间内还不是一个完整的发明。经过两个多世纪的研究，这项技术得到了改进。然而，在这么长的时间里，太阳能电池的灵感来源并没有改变，那就是宇宙中最亮的星星枸橼酸西地那非100mg——太阳！

      太阳释放的能量给了我们生命。植物利用阳光来制造自己的食物，进而喂养动物。人类依靠植物和动物获取营养。

      收集太阳能，一种取之不尽的能源，也可以用于许多特定的活动。通过在屋顶安装太阳能电池等“太阳能集热器”，偏远地区的孩子也可以在夜间学习；在体育馆内安装大型光伏组件，球迷们在太阳下山后仍可享受精彩赛事。

      现在，太阳能技术取得了长足的进步。但在这些闪闪发光的蓝色方块普遍出现在住宅和商业建筑的屋顶之前，太阳的历史已经成为人类必不可少的电力来源。

      太阳能集热器

      早在公元前七世纪，人类就用放大镜将阳光集中在火上，甚至会惹恼恼人的蚂蚁！在公元前 3 世纪，希腊人和罗马人经常在宗教仪式上用装有火的镜子点燃他们的火炬。

      公元前 212 年，古希腊科学家阿基米德利用一种巧妙的装置帮助锡拉丘兹抵御了罗马军队的围攻和攻击。他在敌舰上聚集了几面倒影，几分钟后，敌舰竟然开始燃烧！阿基米德无疑是利用太阳能的始祖。

      随着时间的推移，人们在设计和建造房屋时往往会获得更多的光线。东罗马帝国皇帝查士丁尼一世认为，阳光是最基本的人权。他将“采光权”纳入《查士丁尼民法百科全书》（Park 534），并承诺在公共建筑和房屋中设置阳光房，为人们提供温暖自然的光线。

      1767年，瑞士科学家霍勒斯·德·索绪尔发明了世界上第一台太阳能集热器。

      这项发明帮助科学家、天文学家和探险家约翰赫歇尔爵士在 1830 年的南非探险中利用太阳能制作食物以求生存。

      1816 年，罗伯特·斯特林牧师离开苏格兰教堂，在家中发明了热机，用于斯特林系统作为太阳能热发电技术。

      从玻璃到镜子再到太阳能集热器，太阳能发电设备的发明近在咫尺，下一个亟待解决的问题就是导电性。

      太阳能导体

      在 19 世纪，太阳能技术在导电性方面取得了一系列改进，因此更多的光能够发电。

      1839年，法国科学家埃德蒙·贝克勒尔（Edmond Becquerel）发现，将一个由两个电极组成的电解池置于导电溶液中进行测试时，它在光照下的发电能力增加了。这是第一个记录光伏效应的例子。

       在接下来的半个世纪里，科学家们加快了光诱导研究的步伐。 1873 年，威洛比史密斯发现了硒的光电导性。三年后，William Grylls Adams 和 Richard Evans Day 发现硒在光照下具有发电特性。这是一个令人大开眼界的发现——一些固体可以在不加热或移动部件的情况下将光转化为电能！

       不到十年后，硒的研究达到了一个转折点。美国人查尔斯·弗里茨在硒半导体上覆盖一层薄薄的金，形成半导体金属结。这带来了大约 1% 的转换效率——将光直接转化为电能。尽管这种材料对于大规模生产来说太贵了，但弗里茨被认为是第一个提出太阳能概念的人。

       这也引发了21世纪初的光敏研究热潮。引入了铜和氧化亚铜等新材料。 1908 年，卡内基钢铁公司的威廉·J·贝利发明了一种由铜线圈和隔热箱制成的太阳能集热器。这种设计至今仍在使用。

       1918年，对太阳能技术的研究进入了硅时代。波兰化学家 Jan Czochralski 在发明单晶硅提取方法时发起了一轮研究。

       1954 年，贝尔实验室的 Daryl Chapin 试图找到一种让手机在偏远地区工作的方法——1950 年代的电池在炎热潮湿的地方无法长时间使用。他的同事 Gerald Pearson 和 Calvin Fuller 正在开发固态整流器，使用晶体硅将交流电转换为直流电。那时，用硒制成的光伏电池，每平方米只能产生5瓦的电能，转化率只有0.5%。 Chapin 希望将其提高到 6%！

       随着时间的推移，研究人员将镓引入晶体基质并覆盖了一层热锂。当这颗水晶暴露在光线下时，皮尔逊发现光能产生了电流！当富勒将汽化磷引入硅并最终达到其 6% 转化率的目标时，另一个重大发现出现了！同时，它还可以让手机在偏远地区使用。

       电池材料的进步标志着人类日常使用太阳能的出现。

       太阳能发明

       二战后的二十世纪中叶，研究人员看到了产业发展和社会进步的需要，因此更加重视太阳能研究。

       1964 年，美国宇航局发射的美国卫星由 470 瓦太阳能电池供电。仅仅一年之后，彼得·格拉泽就提出了建造太阳能卫星站的想法。正是由于航空和光伏领域的这些进步，人类才能够探索未知的宇宙、预测天气并更快地连接到世界的任何地方。

       1970年，人们开始将太阳能电池的应用转向一般民生用途，特别是偏远地区。 1972年，尼日尔的一所乡村小学收到了来自法国的礼物——一台由硫化镉光伏系统供电的教育电视。

       1973年，特拉华大学建造了世界上第一个使用光伏和热混合动力系统的家庭，并被命名为Solar One。现在你可以在房子的窗户和墙壁上看到薄膜太阳能电池——这也使它吸收了更多的阳光。再加上铅酸和锂离子电池的进步，为那些远离电网的人储存能量转化为电能变得比十年前更简单、更可行。

       2006年特斯拉在电动汽车领域进行了一场博弈。创始人 Martin Eberhard 和 Marc Tarpenning 开始尝试令人惊叹的设计和先进的组件，包括加热座椅、卫星导航和锂离子电池。这款电动汽车的开发目的是在 3.9 秒内实现令人难以置信的 97 公里/小时加速，每次充电可行驶 320 公里。

       太阳能光伏的使用在公海也很常见，例如混合动力船和游艇利用太阳能提供巡航马力。根据 2010 年吉尼斯世界纪录，最大的太阳能船是 MS TURANOR PlanetSolar，长 31 米，覆盖 537 平方米的船体，由 93 千瓦的太阳能电池板覆盖。这也使得该船能够在 27 天的航程中完全依靠太阳能，以 14 节的最快速度横渡大西洋。

       光伏电站也取代了世界上许多依赖化石燃料的发电厂，有助于减少污染和减少碳排放，让人们享受清洁能源。 2015年，英利与可再生能源开发商Namene计划在加纳及周边国家开发总计100兆瓦的大型电站项目和50兆瓦的商业屋顶光伏项目。

       现在便携式太阳能设备越来越受欢迎。但是你能想象太阳能比基尼吗？美国纽约的 Andrew Schneider 于 2011 年开发了一种太阳能比基尼，可以在穿着者在比基尼港晒日光浴时为他的手机或音乐播放器充电。每件太阳能比基尼都使用薄至 40 张纸、柔软、灵活的光电流面板，用柔软的导线缝制，并以 USB 端口终止。

       如果以上的发明还不足以让你吃惊的话，那么接下来要介绍的发明可能会让你大吃一惊。北京的“空中客车”是由电力驱动的。部分电力由太阳能设备提供，可容纳1200名乘客。中小型车在底部正常行驶也是可能的。

       技术发明势在必行！正如 PlanetSolar 的创始人、冒险家 Raphael Domjan 所说：“我们鼓励工程师和科学家开发鼓舞人心的创新，证明我们可以让不可能成为现实。”