在我们的现代生活中，太阳能板已成为住宅中常见的景象，然而，在过去，它们只是稀有的奇观。从使用太阳能为卫星供电到成为最经济的电力来源，太阳能电力经历了怎样的历史轨迹？未来又将走向何方？
为了深入探讨这些问题，我们采访了太阳能电力历史方面的权威人士约翰·佩林（John Perlin）。他带领我们穿越了一段充满意外转折的历史。
让我们从光伏的基本原理开始。请相信，了解这一技术的发展历程对于解释其演变过程大有裨益。
本质上，电是由电子流动形成的。有些分子与稳定状态相比缺少电子，而其他分子则拥有过多的电子。当给予足够的能量时，过多电子的分子中的电子可以跃迁到相邻缺少电子的分子上，从而形成电流。
太阳能板通过将一个具有过多电子的硅片（称为N型，因为电子引入负电荷）夹在另一个具有不足电子的硅片（称为P型，因为它是正电荷）之上，来利用这一点。当阳光照射到N型层时，面板可以吸收足够的能量释放多余的电子。起初，这些电子会直接流向P型层填补任何可用的空位，但这些空位很快就会被填满。这在两层相遇的地方留下了一个被消耗的区域。附近的电子空位被填充，更多的电子无法轻易通过。
幸运的是，还有另一条出路。恰巧的是，采取这条路的过程将为我们的所有物品提供动力。在N型层的顶部应用薄导电条，以便将电子发送到这条路上。
从上层硅层被带走后，电子通过逆变器转换成可用于日常设备的交流电。然后，电子被送入需要电力的设备中。
当电子完成工作后，电路在它返回底层硅层时完成。除了耗竭区域之外，P型层仍然缺乏电子，并准备好在另一端接收。事情可能就此结束，直到电子最终找到家，但太阳能板的N型层足够薄，光线可以通过到达P型层，使那里的电子弹跳回上层，再次通过整个过程。
如果您想深入了解细节，请参阅我们的详细解释文章。
最早的记录在案的光伏太阳能板于1884年在美国纽约市由查尔斯·弗里茨（Charles Fritts）安装。它建立在法国物理学家爱德蒙·贝克勒尔（Edmond Becquerel）的工作基础上，后者在几年前就制造出了第一个单晶太阳能电池。弗里茨的面板效率不高，仅能捕获1%的太阳能作为电能。
另一位发明家乔治·科夫（George Cove）采取了不同的方法。他的机器不是利用阳光的光，而是利用阳光的热能产生电流。这一概念在当时并不新鲜，但热电发电机仍在使用这一理论。有人认为Cove接管了Fritts的实验室，但这并没有持续太久。Cove的工作饱受争议。
随着对太阳能公司的大量外部投资，Cove被美国资本家绑架，目的是阻止他继续工作。这可能与指控他实际上只是从电网中抽取电力而不是自行产生电力有关，构成欺诈。其他人则认为Cove根本没有被绑架，而是寻求公众关注。也可能是竞争对手出于依赖化石燃料的业务而感到紧张。
无论情况如何，到1911年，煤炭和石油的兴起将早期太阳能板的前景埋没了几十年。
经典爱因斯坦，颠覆了一切我们所知。在他大步流星地出现，头发随风飘扬之前，普遍接受光作为一种波的行为。例如，来自两个不同来源的光不会彼此反射，正如如果光是一种粒子会发生的情况一样。两种来源的光只会相互穿过，就像波一样。
然而，爱因斯坦能够证明光既表现为粒子也表现为波。他通过观察金属在特定波长的光照射下的反应来证明这一点。简而言之，他展示了某些类型的光具有足够的粒子特性，足以将金属中的电子打乱位置。
对于太阳能板的影响巨大。爱因斯坦表明较短波长携带更高能量。然而，较短波长穿透材料的深度不够深。这意味着太阳能板需要在其活性元素（如P型层和N型层交汇处）更靠近表面，以便光子可以在此处击出电子。这为提高效率的可能性重新激发了对太阳能技术的兴趣。
太阳能板的承诺在电信领域重新出现。在1950年代，贝尔实验室的任务是寻找一种替代干电池的方法，这些电池在热带气候中不断降解，影响当地电话服务。首席研究员达里尔·查平（Daryl Chapin）着手探索太阳能作为解决方案。
“掺杂”这个词并不一定具有积极含义，但它在太阳能板技术方面是一个重要的进步。到那时，太阳能板半导体相当有限。硒正在被使用，但仍不足以实际使用。经过一些实验，贝尔实验室发现向硅中添加杂质显著提高了其作为半导体的性能。
发现将磷添加至上层硅可以增加混合的电子数量。同样，向下层硅添加硼可以增加可供填充的电子空位。这种更大的电荷差异增加了两层在相遇处的电子流。在6%的效率下，太阳能板终于准备用于实际使用。
嗯，也许只是稍稍超出这个世界的范围。到那时，苏联和美国之间正在进行太空竞赛。卫星已被发射，但由于随卫星发射的电池寿命有限，其使用寿命仅为几周。美国政府渴望资助能够让他们在冷战中领先的解决方案。纳粹前成员汉斯·齐格勒（Hans Ziegler）在美国以奥佩拉普利克（Operation Paperclip）的秘密计划名义来到美国。Paperclip是一项秘密的美国计划，旨在在第二次世界大战后将德国科学家纳入行列，同时避免国内禁止纳粹移民的禁令。
齐格勒寻求向卫星引入太阳能电池。尽管内部存在怀疑，但齐格勒对Vanguard 1卫星的第一项测试仍获得批准并发射于1958年。虽然任务计划持续90天，但凭借其太阳能板，它能够向地球通讯超过六年。Vanguard 1实际上至今仍在轨道上运行。为太阳能电力进行了案例研究，并迅速成为所有卫星发射向前推进的标准。
埃克森公司因其与气候变化运动的宿敌形象而闻名，因此当佩林告诉我们埃克森部署了首个商业太阳能板地面安装系统时，这令人惊讶。
埃克森有许多海上钻探和其他偏远运营需要电力。其中许多依赖于成本高昂且无法充电的原电池。当电池耗尽时，有时会将其丢弃在海洋中。有一次，大量的电子废物冲刷到了休斯顿的海岸，这显然引起了人们的愤怒。
本文完
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