光伏的歷史，第一塊太陽能電池板是如何製造的
發現、實驗和理論
光伏的歷史始於光電效應的發現。亞歷山大·愛德蒙·貝克勒爾 (Alexandre Edmond Becquerel) 在 1839 年 7 月 29 日星期一的法國科學院會議上向法國科學院提出了浸入溶液（液體）中的金屬電極之間的電流隨光照強度變化的結論。他隨後發表了文章。
他的父親安托萬·塞薩爾·貝克勒爾 (Antoine César Becquerel) 有時被稱為發現者。這可能是由於埃德蒙·貝克勒爾在出版時只有 20 歲，仍在他父親的實驗室工作。
偉大的蘇格蘭科學家詹姆斯·克拉克·麥克斯韋 (James Clerk Maxwell) 是許多對硒的行為感興趣的歐洲科學家之一，硒的行為首先引起了科學界的注意，這是威洛比·史密斯 (Willoughby Smith) 於 1873 年在《電報工程師協會雜誌》上發表的一篇文章。
史密斯是 Gutta Percha 公司的首席電氣工程師，他在 1860 年代後期使用硒棒製造了一種裝置，用於在潛水前檢測跨大西洋電纜的故障。雖然硒棒在夜間工作良好，但當太陽出來時它們的工作非常糟糕。
懷疑硒的特殊性質與落在其上的光量有關，史密斯將這些棒放在一個帶滑動蓋的盒子裡。當抽屜關閉並且燈熄滅時，桿的電阻——它們阻礙電流通過的程度——最大並保持恆定。但是當打開盒子的蓋子時，它們的導電性立即“隨著光的強度而增加”。
在 Smith 的報告之後研究光對硒影響的研究人員中有兩位英國科學家，William Grylls Adams 教授和他的學生 Richard Evans Day。
在 1870 年代後期，他們對硒進行了許多實驗，在其中一個實驗中，他們在史密斯使用的硒棒旁邊點燃了一支蠟燭。他們儀表上的箭頭立即做出反應。將硒與光屏蔽會導致針立即下降到零。
這些快速反應排除了蠟燭火焰的熱量產生電流的可能性，因為當提供或移除熱量時 在熱電實驗中，指針總是緩慢上升或下降。 «因此»，研究人員得出結論，«很明顯電流只能在光的作用下在硒中釋放。» Adams 和 Day 將光產生的電流稱為“光伏”。
與貝克勒爾觀察到的光電效應不同，當電池中的電流在光的作用下發生變化時，這種情況下電壓（和電流）是在沒有外電場作用的情況下僅在光的作用下產生的。
Adams 和 Day 甚至創建了一個集中式光伏系統模型，他們將其展示給英國的許多知名人士，但並未將其付諸實踐。
另一個創作者 光伏電池 1883 年，美國發明家查爾斯·弗里茨 (Charles Fritts) 以硒為基礎。
他在一塊金屬板上鋪了一層很薄的硒，然後用一層薄薄的半透明金箔覆蓋。弗里茨說，這個硒模塊產生了“連續、穩定和相當大的電流……不僅在陽光，但也在微弱、漫射的日光甚至燈光下。
但他的光伏電池效率不到1%。然而，他相信它們可以與愛迪生的燃煤發電廠競爭。
查爾斯·弗里茨 (Charles Fritts) 於 1884 年在紐約市屋頂上的鍍金硒太陽能電池板。
Fritz 將他的一塊太陽能電池板寄給了 Werner von Siemens，後者的聲譽與愛迪生不相上下。
西門子對面板點亮時的電力印象深刻，以至於一位著名的德國科學家將 Fritts 面板提交給普魯士皇家學院。西門子告訴科學界，美國的模塊“首次向我們展示了光能直接轉化為電能的過程。”
很少有科學家注意到西門子的呼籲。這一發現似乎與當時科學所相信的一切相矛盾。
Adams and Day 和 Frith 的“魔法”面板使用的硒棒並不依賴物理學已知的方法來產生能量。因此，大多數人將它們排除在進一步科學研究的範圍之外。
愛因斯坦在其 1905 年關於電磁場的論文中從理論上描述了光電現象的物理原理，並將該論文應用於電磁場，該論文由馬克斯·卡爾·恩斯特·路德維希·普朗克在世紀之交發表。
愛因斯坦的解釋表明，釋放電子的能量僅取決於輻射的頻率（光子能量）和來自輻射強度的電子數量（光子數）。正是由於他在理論物理學發展方面的工作，特別是光電效應定律的發現，愛因斯坦獲得了 1921 年的諾貝爾物理學獎。
愛因斯坦對光的大膽新描述，結合電子的發現和隨後研究其行為的動力——所有這些都發生在 19 世紀早期——為光電提供了它以前缺乏的科學基礎，現在可以用以下術語解釋這一現象科學可以理解。
在硒等材料中，更強大的光子攜帶的能量足以將鬆散結合的電子撞出原子軌道。當電線連接到硒棒時，釋放的電子以電流的形式流過它們。
十九世紀的實驗者稱這一過程為光伏，但到了 20 年代，科學家們將這種現象稱為光電效應。
在他 1919 年關於太陽能電池的書中托馬斯·本森 (Thomas Benson) 稱讚先驅們對硒的研究是“不可避免的太陽能發電機”的先驅。
然而，由於沒有任何發現，西屋光伏部門的負責人只能得出結論：“實際工程師不會對光伏電池感興趣，除非它們的效率至少提高 50 倍。”
Photovoltaics and Its Applications 的作者同意這種悲觀的預測，他們在 1949 年寫道：“材料效率更高的電池的發現是否會開啟將太陽能用於有用目的的可能性，這必須留給未來。”
光伏效應的機制： 光伏效應及其品種
光伏在實踐中
1940 年，Russell Shoemaker Ole 無意中創造了 PN結 在矽上發現它在被照亮時會產生電能。他為他的發現申請了專利。效率約為1%。
現代形式的太陽能電池於 1954 年誕生於貝爾實驗室。在摻雜矽的實驗中，確定了其高光敏性。結果是一個效率約為 6% 的光伏電池。
驕傲的貝爾公司高管於 1954 年 4 月 25 日揭開了貝爾太陽能電池板的面紗，其特色是一塊完全依靠光能為摩天輪供電的電池板。第二天，貝爾的科學家們發射了一個太陽能無線電發射器，可以向聚集在華盛頓開會的美國頂尖科學家廣播語音和音樂。
第一個太陽能光伏電池是在 1950 年代初期開發的。
1955 年，Southern Bell 的電工組裝了一塊太陽能電池板。
自 20 世紀 50 年代後期以來，光伏電池已被用作為各種設備供電的電力來源。第一顆裝有光電池的衛星是美國衛星先鋒一號（Avangard I），於 1958 年 3 月 17 日發射進入軌道。
美國衛星先鋒一號，1958 年。
先鋒一號衛星仍在軌道上。它在太空中度過了 60 多年（被認為是太空中最古老的人造物體）。
先鋒一號是第一顆太陽能衛星，其太陽能電池為衛星提供了七年的電力。它於 1964 年停止向地球發送信號，但從那時起，研究人員仍在使用它來深入了解太陽、月球和地球大氣層如何影響軌道衛星。
帶有凸起太陽能電池板的美國衛星 Explorer 6，1959 年。
除了少數例外，它是預計長時間運行的設備的主要電力來源。國際空間站 (ISS) 上光伏電池板的總容量為 110 千瓦時。
太空中的太陽能電池板
1950 年代第一批光伏電池的價格是每瓦額定功率數千美元，生產它們所消耗的能源超過了這些電池在其使用壽命期間產生的電量。
原因在於，除了效率低下之外，光伏電池的生產與微芯片的生產實際上採用了相同的技術和能源密集型程序。
在陸地條件下，光伏電池板首先用於為偏遠地區或例如浮標上的小型設備供電，在這些地方極難或不可能將它們連接到電網。與其他電力來源相比，光伏電池板的主要優勢在於它們不需要燃料和維護。
1979 年，第一批大規模生產的光伏面板出現在市場上。
1970 年代的石油危機推動了人們對光伏作為地球能源以及其他可再生能源的興趣增加。
從那時起，進行了深入的研究和開發，從而提高了光伏電池和麵板的效率，降低了價格並延長了使用壽命。與此同時，生產的能源強度已經下降到這樣的程度，即面板產生的能量是生產它所用能量的許多倍。
最古老（仍在使用）的大型沿海建築建於 1980 年代初。那時，晶矽電池還完全占主導地位，其使用壽命在實際條件下至少有30年。
根據經驗，製造商保證面板的性能在 25 年後最多下降 20%（但是，上述安裝的結果要好得多）。對於其他類型的面板，使用壽命是根據加速測試估算的。
除了原來的單晶矽電池外，這些年還開發了多種新型光伏電池， 晶體和薄膜……然而，矽仍然是光伏領域的主要材料。
光伏技術自2008年以來經歷了一次大繁榮，當時晶矽價格開始快速下跌，主要是由於生產轉移到中國，而中國以前是市場的少數玩家（大部分光伏生產集中在日本，美國、西班牙和德國）。
隨著各種支持系統的引入，光伏技術才變得普遍。首先是日本的補貼計劃，然後是德國的採購價格體系。隨後，其他一些國家也引入了類似的系統。
光伏能源是當今最常見的可再生能源，也是一個發展非常迅速的行業。它廣泛安裝在建築物的屋頂以及不能用於農業工作的土地上。
最新的趨勢還包括以 浮動光伏系統 和農業光伏裝置，將光伏裝置與農業生產相結合。