Lange bevor am 22. April 1970 der erste Tag der Erde gefeiert wurde, der Bewusstsein für die Umwelt schaffte und den Umweltschutz förderte, machten Wissenschaftler die ersten Entdeckungen in der Sonnenenergie. Angefangen hat alles mit Edmond Becquerel, einem jungen Physiker in Frankreich, der 1839 die photovoltaischer Effekt — ein Verfahren, das bei Einwirkung von Licht oder Strahlungsenergie eine Spannung oder einen elektrischen Strom erzeugt. Einige Jahrzehnte später ließ sich der französische Mathematiker Augustin Mouchot von der Arbeit des Physikers inspirieren. In den 1860er Jahren begann er, Patente für solarbetriebene Motoren anzumelden. Von Frankreich bis in die USA ließen sich Erfinder von den Patenten des Mathematikers inspirieren und meldeten bereits 1888 Patente auf solarbetriebene Geräte an.

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Charles Fritts installierte 1884 die ersten Sonnenkollektoren auf dem Dach von New York City.(Mit freundlicher Genehmigung von John Perlin)

Nehmen Sie ein Licht Schritt zurück ins Jahr 1883, als der New Yorker Erfinder Charles Fritts schufen die erste Solarzelle, indem sie Selen mit einer dünnen Goldschicht überzogen. Fritts berichtete, dass das Selenmodul einen kontinuierlichen, konstanten und beträchtlichen Strom erzeugte. Diese Zelle erreichte eine Energieumwandlungsrate von 1 bis 2 Prozent. Die meisten modernen Solarzellen arbeiten mit einem Wirkungsgrad von 15 bis 20 Prozent. Fritts schuf also eine Solarzelle mit geringer Wirkung, aber dennoch war dies der Beginn der Innovation von Photovoltaik-Solarmodulen in Amerika. Benannt nach dem italienischen Physiker, Chemiker und Pionier der Elektrizität und Energie, Alessandro Volta, ist Photovoltaik der technische Begriff für die Umwandlung von Lichtenergie in Elektrizität und wird synonym mit dem Begriff photoelektrisch verwendet.





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Edward Westons 'Apparatus for Utilizing Solar Radiant Energy', patentiert am 4. September 1888.( LAUS. Patent 389,124 )

Nur wenige Jahre später, 1888, erhielt der Erfinder Edward Weston zwei Patente für Solarzellen – LAUS. Patent 389,124 und LAUS. Patent 389,425 .Für beide Patente schlug Weston vor, von der Sonne stammende Strahlungsenergie in elektrische Energie oder durch elektrische Energie in mechanische umzuwandeln Energie .Lichtenergie ist fokussiert über eine Linse (f) auf die Solarzelle (a) eine Thermosäule (ein elektronisches Gerät, das thermische Energie in elektrische Energie umwandelt) bestehend aus Stäben unterschiedlicher Metalle. Das Licht heizt die Solarzelle auf und bewirkt, dass Elektronen freigesetzt werden und Strom fließt. In diesem Fall erzeugt Licht Wärme, die Strom erzeugt; Dies ist die genaue umgekehrte Funktionsweise einer Glühbirne, die Strom in Wärme umwandelt, die dann Licht erzeugt.



Im selben Jahr entwickelte ein russischer Wissenschaftler namens Aleksandr Stoletov die erste Solarzelle, die auf dem photoelektrischen Effekt basiert, bei dem Licht auf ein Material fällt und Elektronen freigesetzt werden. Dieser Effekt wurde erstmals von einem deutschen Physiker, Heinrich Hertz, beobachtet. In seiner Forschung hat Hertz entdeckt dass ultraviolettes Licht mehr Energie erzeugt als sichtbares Licht. Solarzellen nutzen heute den photoelektrischen Effekt, um Sonnenlicht in Strom umzuwandeln. 1894 erhielt der amerikanische Erfinder Melvin Severy Patente 527.377 für eine 'Vorrichtung zum Montieren und Betreiben von Thermosäulen' und 527.379 für eine 'Anlage zur Stromerzeugung durch Sonnenwärme'. Beide Patente waren im Wesentlichen frühe Solarzellen, die auf der Entdeckung des photoelektrischen Effekts beruhten. Die erste erzeugte Elektrizität durch die Einwirkung von Sonnenwärme auf eine Thermosäule und konnte während der täglichen und jährlichen Sonnenbewegungen einen konstanten elektrischen Strom erzeugen, wodurch jeder die Thermosäule nicht entsprechend den Bewegungen der Sonne bewegen musste. Severys zweites Patent aus dem Jahr 1889 sollte auch die thermische Energie der Sonne nutzen, um Strom für Wärme, Licht und Strom zu erzeugen. Die Thermosäulen, oder Solarzellen, wie wir sie heute nennen, wurden auf einem Ständer montiert, um sie in vertikaler Richtung steuern zu können, sowie auf einem Drehtisch, der ihnen eine horizontale Bewegung ermöglichte. Durch die Kombination dieser beiden Bewegungen kann das Gesicht des Flors zu jeder Tages- und Jahreszeit gegenüber der Sonne gehalten werden, heißt es in dem Patent.

Melvin L. Severys 'Apparatus for Mounting and Operating Thermopiles', patentiert am 9. Oktober 1894 18( LAUS. Patent 527,377 )

Melvin L. Severys 'Apparatus for Generating Electricity by Solar Heat', patentiert am 9. Oktober 1894 18( LAUS. Patent 527,379 )



Fast ein Jahrzehnt später erhielt der amerikanische Erfinder Harry Reagan Patente für Wärmebatterien, die Strukturen zum Speichern und Freigeben sind and Wärmeenergie . Die thermische Batterie wurde erfunden, um Wärme zu sammeln und zu speichern, indem sie eine große Masse hat, die sich erwärmen und Energie abgeben kann. Es speichert keinen Strom, sondern Wärme, jedoch nutzen Anlagen heute diese Technologie zur Stromerzeugung durch konventionelle Turbinen . 1897 wurde Reagan das US-Patent erteilt 588.177 für eine Anwendung von Solarwärme auf Thermobatterien. In den Patentansprüchen sagte Reagan, seine Erfindung enthalte eine neuartige Konstruktion einer Vorrichtung, bei der die Sonnenstrahlen zum Erhitzen von Thermobatterien verwendet werden, wobei das Ziel darin besteht, die Sonnenstrahlen auf einen Fokus zu konzentrieren und einen Satz von Übergängen einer Thermobatterie zu haben -Batterie im Fokus der Strahlen, während geeignete Kühlvorrichtungen an den anderen Verbindungsstellen der Thermobatterie angebracht sind. Seine Erfindung war ein Mittel, um Sonnenwärme nach Bedarf zu sammeln, zu speichern und zu verteilen.

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H. C. Reagans 'Anwendung von Sonnenwärme auf Thermobatterien', patentiert am 17. August 1897( LAUS. Patent 588,177 )

1913 erhielt William Coblentz aus Washington, D.C., ein Patent 1.077.219 für einen thermischen Generator, der ein Gerät war, das Lichtstrahlen verwendet, um einen elektrischen Strom mit einer solchen Kapazität zu erzeugen, dass er nützliche Arbeit verrichtet. Er wollte auch, dass die Erfindung eine billige und starke Konstruktion hat. Obwohl dieses Patent nicht für ein Solarmodul galt, wurden diese thermischen Generatoren erfunden, um entweder Wärme direkt in Strom umzuwandeln oder diese Energie in . umzuwandeln Strom zum Heizen und Kühlen.

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W. W. Coblentz 'Thermal Generator', patentiert am 28. Oktober 1913( LAUS. Patent 1.077.219 )

Bis in die 1950er Jahre Bell-Labors erkannten, dass halbleitende Materialien wie Silizium effizienter sind als Selen. Es gelang ihnen, eine Solarzelle mit einem Wirkungsgrad von 6 Prozent zu entwickeln. Die Erfinder Daryl Chapin, Calvin Fuller und Gerald Pearson ( 2008 in die National Inventors Hall of Fame aufgenommen ) waren die Köpfe hinter der Silizium-Solarzelle bei Bell Labs. Obwohl es als das erste praktische Gerät zur Umwandlung von Sonnenenergie in Strom galt, war es für die meisten Menschen immer noch unerschwinglich. Siliziumsolarzellen sind teuer in der Herstellung, und wenn Sie mehrere Zellen zu einem Solarpanel kombinieren, ist der Kauf für die Öffentlichkeit noch teurer. Der University of Delaware wird die Erschaffung eines der ersten Solargebäude zugeschrieben, Solar One, 1973. Der Bau lief mit einer Kombination aus Solarthermie und Photovoltaik. Das Gebäude verwendete keine Sonnenkollektoren; Stattdessen wurde Solar in das Dach integriert.

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D. M. Chapin et al. 'Solar Energy Converting Apparatus', patentiert am 5. Februar 1957( LAUS. Patent 2,780,765 )

Ungefähr zu dieser Zeit, in den 1970er Jahren, kam es in den Vereinigten Staaten zu einer Energiekrise. Der Kongress verabschiedete 1974 das Solar Energy Research, Development and Demonstration Act, und die Bundesregierung engagierte sich mehr denn je Solar tragfähig und bezahlbar zu machen und an die Öffentlichkeit zu vermarkten. Nach dem Debüt von Solar One sahen die Menschen Solarenergie als Option für ihr Zuhause. Das Wachstum verlangsamte sich in den 1980er Jahren aufgrund des Rückgangs der traditionellen Energiepreise. Aber in den nächsten Jahrzehnten engagierte sich die Bundesregierung stärker in der Solarenergieforschung und -entwicklung und schaffte Zuschüsse und steuerliche Anreize für diejenigen, die Solaranlagen nutzten. Gemäß Verband der Solarenergieindustrie , Solar hat in den letzten 10 Jahren in den Vereinigten Staaten eine durchschnittliche jährliche Wachstumsrate von 50 Prozent, hauptsächlich aufgrund der 2006 verabschiedeten Solar Investment Tax Credit. Die Installation von Solar ist jetzt auch erschwinglicher, da die Installationskosten um über 70 Prozent gesunken sind das letzte Jahrzehnt.

Das heißt, zumindest bis vor kurzem ist es wichtiger, eine praktikable und erschwingliche Energielösung zu finden, als Solarzellen ästhetisch ansprechend oder schön zu machen.Traditionelle Sonnenkollektoren auf amerikanischen Dächern sind nicht gerade subtil oder angenehm für das Auge. Sie waren manchmal ein Dorn im Auge der Nachbarn und sicherlich ein Ärgernis für Hausbesitzerverbände, aber die Vorteile für die Umwelt sind beträchtlich. Also, wo ist das Gleichgewicht? Heutzutage streben Unternehmen nach besser aussehender und fortschrittlicher Solartechnologie, wie z gebäudebezogene Photovoltaik (BAPV ). Diese Art der dezenten Solarzelle wird in bestehende Dachziegel oder Keramik- und Glasfassaden von Gebäuden integriert.

Solus Engineering, Enpulz, Guardian Industries Corporation, SolarCity Corporation, United Solar Systems und Tesla (nach ihrer Fusion mit SolarCity) haben alle Patente für Solarzellen erhalten, die viel diskreter sind als die herkömmlichen Solarmodule. Alle Patente beinhalten Photovoltaik-Systeme, die mit halbleitenden Materialien wie Silizium Licht in Strom umwandeln. Sonnenkollektoren und Solartechnologie haben einen langen Weg zurückgelegt, daher sind diese patentierten Erfindungen der Beweis dafür, dass die Technologie ihre Effizienz immer noch verbessert und Ästhetik.

'Photovoltaic Roof Tile' der SolarCity Corporation, patentiert am 26. Juni 2018( LAUS. Patent D821.614 )

'Photovoltaic Shingle System' der United Solar Systems Corporation, patentiert am 1. August 1995( LAUS. Patent 5,437,735 )

In welchem ​​Jahr wurde das östliche Staatsgefängnis errichtet?

'Photovoltaische Systeme und zugehörige Komponenten, die an Gebäuden und/oder zugehörigen Methoden verwendet werden' von Guardian Industries Corp., patentiert am 1. Dezember 2015( LAUS. Patent 9,202,958 )

'Building Integrated Photovoltaic System for Tiled Roofs' der SolarCity Corporation, patentiert am 8. Mai 2018( LAUS. Patent 9.966.898 )

'Solar Panel Light Indicator/Decorative System' von Enpulz, LLC, patentiert am 1. Januar 2013( LAUS. Patent 8.344.240 )

„Roof Tiles and Related Systems“ von Solus Engineering, patentiert am 6. Mai 2014( LAUS. Patent 8.713.861 )





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