光伏的历史，第一块太阳能电池板是如何制造的
发现、实验和理论
光伏的历史始于光电效应的发现。亚历山大·爱德蒙·贝克勒尔 (Alexandre Edmond Becquerel) 在 1839 年 7 月 29 日星期一的法国科学院会议上向法国科学院提出了浸入溶液（液体）中的金属电极之间的电流随光照强度变化的结论。他随后发表了文章。
他的父亲安托万·塞萨尔·贝克勒尔 (Antoine César Becquerel) 有时被称为发现者。这可能是由于埃德蒙·贝克勒尔在出版时只有 20 岁，仍在他父亲的实验室工作。
伟大的苏格兰科学家詹姆斯·克拉克·麦克斯韦 (James Clerk Maxwell) 是许多对硒的行为感兴趣的欧洲科学家之一，硒的行为首先引起了科学界的注意，这是威洛比·史密斯 (Willoughby Smith) 于 1873 年在《电报工程师协会杂志》上发表的一篇文章。
Gutta Percha 公司的首席电气工程师 Smith 在 1860 年代后期使用硒棒在一个装置中用于在潜水前检测跨大西洋电缆的故障。虽然硒棒在晚上工作得很好，但当太阳出来时它们的工作非常糟糕。
怀疑硒的特殊性质与落在其上的光量有关，史密斯将这些棒放在一个带滑动盖的盒子里。当抽屉关闭并且灯熄灭时，杆的电阻——它们阻碍电流通过的程度——最大并保持恒定。但是当打开盒子的盖子时，它们的导电性立即“随着光的强度而增加”。
在 Smith 的报告之后研究光对硒影响的研究人员中有两位英国科学家，William Grylls Adams 教授和他的学生 Richard Evans Day。
在 1870 年代后期，他们对硒进行了许多实验，在其中一个实验中，他们在史密斯使用的硒棒旁边点燃了一支蜡烛。他们仪表上的箭头立即做出反应。将硒与光屏蔽会导致针立即下降到零。
这些快速反应排除了蜡烛火焰的热量产生电流的可能性，因为当提供或移除热量时 在热电实验中，指针总是缓慢上升或下降。 «因此»，研究人员得出结论，«很明显电流只能在光的作用下在硒中释放。» Adams 和 Day 将光产生的电流称为“光伏”。
与贝克勒尔观察到的光电效应不同，当电池中的电流在光的作用下发生变化时，这种情况下电压（和电流）是在没有外电场作用的情况下仅在光的作用下产生的。
Adams 和 Day 甚至创建了一个集中式光伏系统模型，他们将其展示给英国的许多知名人士，但并未将其付诸实践。
另一个创作者 光伏电池 1883 年，美国发明家查尔斯·弗里茨 (Charles Fritts) 以硒为基础。
他在一块金属板上铺了一层很薄的硒，然后用一层薄薄的半透明金箔覆盖。弗里茨说，这个硒模块产生了“连续、稳定和相当大的电流……不仅在阳光，但也在微弱、漫射的日光甚至灯光下。
但他的光伏电池效率不到1%。然而，他相信它们可以与爱迪生的燃煤发电厂竞争。
查尔斯·弗里茨 (Charles Fritts) 于 1884 年在纽约市屋顶上的镀金硒太阳能电池板。
弗里茨将他的一块太阳能电池板寄给了维尔纳·冯·西门子，后者的声誉与爱迪生不相上下。
西门子对面板点亮时的电力印象深刻，以至于一位著名的德国科学家将 Fritts 面板提交给普鲁士皇家学院。西门子告诉科学界，美国的模块“首次向我们展示了光能直接转化为电能的过程。”
很少有科学家注意到西门子的呼吁。这一发现似乎与当时科学所相信的一切相矛盾。
Adams and Day 和 Frith 的“魔法”面板使用的硒棒并不依赖于物理学已知的方法来产生能量。因此，大多数人将它们排除在进一步科学研究的范围之外。
爱因斯坦在其 1905 年关于电磁场的论文中从理论上描述了光电现象的物理原理，并将该论文应用于电磁场，该论文由马克斯·卡尔·恩斯特·路德维希·普朗克在世纪之交发表。
爱因斯坦的解释表明，释放电子的能量仅取决于辐射的频率（光子能量）和来自辐射强度的电子数量（光子数）。正是由于他在理论物理学发展方面的工作，特别是光电效应定律的发现，爱因斯坦获得了 1921 年的诺贝尔物理学奖。
爱因斯坦对光的大胆新描述，结合电子的发现和随后研究其行为的动力——所有这些都发生在 19 世纪早期——为光电提供了它以前缺乏的科学基础，现在可以用以下术语解释这一现象科学可以理解。
在硒等材料中，更强大的光子携带的能量足以将松散结合的电子撞出原子轨道。当电线连接到硒棒上时，释放的电子以电流的形式流过它们。
十九世纪的实验者称这一过程为光伏，但到了 20 年代，科学家们将这种现象称为光电效应。
在他 1919 年关于太阳能电池的书中托马斯·本森 (Thomas Benson) 称赞先驱们对硒的研究是“不可避免的太阳能发电机”的先驱。
然而，由于没有任何发现，西屋光伏部门的负责人只能得出结论：“实际工程师不会对光伏电池感兴趣，除非它们的效率至少提高 50 倍。”
Photovoltaics and Its Applications 的作者同意这种悲观的预测，他们在 1949 年写道：“材料效率更高的电池的发现是否会开启将太阳能用于有用目的的可能性，这必须留给未来。”
光伏效应的机制： 光伏效应及其品种
光伏在实践中
1940 年，Russell Shoemaker Ole 无意中创造了 PN结 在硅上发现它在被照亮时会产生电能。他为他的发现申请了专利。效率约为1%。
现代形式的太阳能电池于 1954 年诞生于贝尔实验室。在掺杂硅的实验中，确定了其高光敏性。结果是一个效率约为 6% 的光伏电池。
骄傲的贝尔公司高管于 1954 年 4 月 25 日揭开了贝尔太阳能电池板的面纱，其特色是一块完全依靠光能为摩天轮供电的电池板。第二天，贝尔的科学家们发射了一个太阳能无线电发射器，可以向聚集在华盛顿开会的美国顶尖科学家广播语音和音乐。
第一个太阳能光伏电池是在 1950 年代初期开发的。
1955 年，Southern Bell 的电工组装了一块太阳能电池板。
自 20 世纪 50 年代后期以来，光伏电池已被用作为各种设备供电的电力来源。第一颗装有光电池的卫星是美国卫星先锋一号（Avangard I），于 1958 年 3 月 17 日发射进入轨道。
美国卫星 Vanguard I，1958 年。
先锋一号卫星仍在轨道上。它在太空中度过了 60 多年（被认为是太空中最古老的人造物体）。
先锋一号是第一颗太阳能卫星，其太阳能电池为卫星提供了七年的电力。它于 1964 年停止向地球发送信号，但从那时起，研究人员仍在使用它来深入了解太阳、月球和地球大气层如何影响轨道卫星。
带有凸起太阳能电池板的美国卫星 Explorer 6，1959 年。
除了少数例外，它是预计长时间运行的设备的主要电力来源。国际空间站 (ISS) 上光伏电池板的总容量为 110 千瓦时。
太空中的太阳能电池板
1950 年代第一批光伏电池的价格是每瓦额定功率数千美元，生产它们所消耗的能源超过了这些电池在其使用寿命期间产生的电量。
原因在于，除了效率低下之外，光伏电池的生产与微芯片的生产实际上采用了相同的技术和能源密集型程序。
在陆地条件下，光伏电池板首先用于为偏远地区或例如浮标上的小型设备供电，在这些地方极难或不可能将它们连接到电网。与其他电力来源相比，光伏电池板的主要优势在于它们不需要燃料和维护。
1979 年，第一批大规模生产的光伏面板出现在市场上。
1970 年代的石油危机推动了人们对光伏作为地球能源以及其他可再生能源的兴趣增加。
从那时起，进行了深入的研究和开发，从而提高了光伏电池和面板的效率，降低了价格并延长了使用寿命。与此同时，生产的能源强度已经下降到这样的程度，即面板产生的能量是生产它所用能量的许多倍。
最古老（仍在使用）的大型沿海建筑建于 1980 年代初。那时，晶硅电池还完全占主导地位，其使用寿命在实际条件下至少有30年。
根据经验，制造商保证面板的性能在 25 年后最多下降 20%（但是，上述安装的结果要好得多）。对于其他类型的面板，使用寿命是根据加速测试估算的。
除了原来的单晶硅电池外，这些年还开发了多种新型光伏电池， 晶体和薄膜……然而，硅仍然是光伏领域的主要材料。
光伏技术自2008年以来经历了一次大繁荣，当时晶硅价格开始快速下跌，主要是由于生产转移到中国，而中国以前是市场的少数玩家（大部分光伏生产集中在日本，美国、西班牙和德国）。
随着各种支持系统的引入，光伏技术才变得普遍。首先是日本的补贴计划，然后是德国的采购价格体系。随后，其他一些国家也引入了类似的系统。
光伏能源是当今最常见的可再生能源，也是一个发展非常迅速的行业。它广泛安装在建筑物的屋顶以及不能用于农业工作的土地上。
最新的趋势还包括以 浮动光伏系统 和农业光伏装置，将光伏装置与农业生产相结合。