ñ1977年8月9日，专利局批准了三位研究人员在航空航天局刘易斯研究中心在克利夫兰的应用程序。该专利是一种“太阳能电池瓦”，它是国内最早-如果不是在最早的-设计用于将太阳能电池对人们的屋顶，使电力家园。40年后，特斯拉等公司即将成为太阳能屋顶的现实。
这是一条漫长的道路，宇航局的原型瓦片是未来几年可以实现的最早标志之一。虽然1977年8月发表的一篇纽约时报的文章中提到宇航局已经收到了几个有关商业开发专利许可的询问，但是太阳能瓦片的想法可能远远超过了四十年前的时间。
“好吧，它远远超出了，”Americo Forestieri – “Moe”给他的朋友 – 他是该专利中列出的三位研究人员之一，告诉Inverse。“事实上，它可能并没有落入NASA当时正在做的事情，因为我们当然是一个太空组织。”
但宇航局首先发现了太阳能电池的实际应用。在1958年太阳能卫星Vanguard 1发射之前，这些细胞是如此原始和低效，以至于它们只是贝尔实验室等研究人员的玩具。即使太阳能在地球上尚未实用，它也是为卫星供电的理想方式，使NASA成为太阳能研究的天然枢纽。
并不是说这必然意味着航天局处于发现实用，廉价太阳能的边缘，因为这不是它之前的任务。“如果你建造一座价值数十亿美元的卫星，电力系统的成本虽然可能是数百万美元，但这并不是最重要的事情，”太阳能研究员希拉·贝利(Sheila Bailey)此后更名为格伦研究中心告诉Inverse。“你想要可靠，你想要一些耐用的东西，你想要一些有效的东西，因为卫星上的房地产是有限的。你想要你可能生产的最有效的细胞。“
但有时宇航局的太空研究可能与地球上的潜在用途相吻合。“我们知道太阳能电池，我们知道它们有效，我们知道它们有一些地面应用，”Forestieri说。这在20世纪70年代越来越受关注，因为一对石油禁运导致天然气价格飙升，并且研究人员开始认真考虑替代能源。
Forestieri将该专利的其他研究人员之一Anthony Ratajczak归功于该组合的最初想法。它以一种不寻常的以地球为中心的想法脱颖而出。“我们有设备来做到这一点，我们把它放在一起，它起作用，”他说。“我们知道这是低效率的，我们并不认为它会达到今天的水平。但它现在肯定在世界各地。
他们的太阳能木瓦的设计很简单：该专利要求将一系列太阳能电池放置在玻璃纤维布等材料上，并用防风雨的透明材料覆盖。他们利用了这样的事实：规则的屋顶瓦片已经设计成彼此重叠，连接器放置在屋顶板的边缘以在它们之间共享和传递收集的电力。
“你需要从一个木瓦到另一个木瓦进行电气连接以建立功率水平，”该专利的第三位研究员Leroy Sidorak告诉Inverse。正如您在任何太阳能模块内部所做的那样，每个单元通过某种方法连接到另一个单元。然后你添加它们因为那时的每个太阳能电池仅产生略低于半伏的功率。你必须有办法将它们添加到你想要的某个功率水平。“
该专利强调，他们的太阳能木瓦不仅可以作为一个能量收集器，而且还可以作为一个普通的木瓦。在这方面，这个有着40年历史的设计更接近特斯拉现在用太阳能屋顶做的事情，而不仅仅是将一堆太阳能电池阵列放在屋顶上。
我认为当时的太阳能集热器只是将面板放在你的屋顶上……这就是它的范围，”西多拉克说。他是三人组的材料科学家，这意味着将Forestieri和Ratajczak的设计转化为现实是他的职责。
这不是最简单的任务。在他开始研究木瓦之前，Sidorak已经能够将太阳能电池放在像铝这样的坚硬表面上以帮助保护它们。然而，玻璃纤维材料最初是柔软的，因此它可以作为木瓦。
寻找合适的材料来保护木瓦也是一项挑战。毕竟，屋顶预计可以持续长达30年，同时可以承受雨，雪，热浪以及天气可能给它们带来的任何其他因素。相比之下，Vanguard 1卫星相对容易处于太空真空中，并且在与地球失去联系之前只运行了六年。
最初的太阳能木瓦从来没有放在任何人的屋顶上，但是研究人员确实在路易斯研究中心外的田野里试验了它，同时测试了NASA商用太阳能电池阵。实验必然受到限制 – 他们没有30年的时间来证明太阳能电池板可以在某人的房子上工作 – 但Forestieri表示他们满意地离开了。
我认为引导我们的是我们想知道这样的事情是否有效，”他说。“当我们把它放在一起时，我们确实看到了我们把它放在一起的方式，它可能会持续很长一段时间，这取决于我们曾用过的电影并覆盖它。他们几乎不受天气的影响。所以我们想，是的，那将是个不错的主意。“
他们的木瓦距离商业可行性还有很长的路要走。特斯拉太阳能屋顶的初始成本约为50,000美元，减去各种税收优惠。这是昂贵的，但在富裕的房主的负担能力范围内，特别是当你考虑到三十年的潜在节能。Forestieri估计2017年将花费250,000美元到40万美元之间的任何成本，以安装足够的太阳能屋顶板来为家庭供电。
“如果你不担心成本问题，我相信我们觉得它会对房子起作用，”他说。“但对于一所房子而言，这将是相当昂贵的。我相信它的效率是5%。你不得不把很多东西放在屋顶上。“
成本和实用性的问题可能意味着1977年还没有为他们的太阳能电池做好准备，但2017年及以后可能证明这个技术的精神后代是一个非常不同的故事。“我认为这只是一个时间问题，”Sidorak说，并指出太阳能电池变得越来越好，因为功耗通常变得更有效率。Forestieri同样乐观。
“这实际上是巨大的，”Forestieri说。“我真的很惊讶它的速度有多快。它根本不会造成任何污染，这是一个好主意。我很惊讶它的速度和它一样快。
宇航局太阳能木瓦的故事也有可能完整。Sheila Bailey说，最初这些研究人员试图将他们的太空太阳能技术应用于地球屋顶的尝试有朝一日能够超越我们的星球。
“那个太阳能木瓦在火星或月球上的栖息地也会很好，”她说。“这不是你想忽视的技术。这可能是你在行星或月球表面上使用的东西。“
鉴于特斯拉创始人伊隆马斯克自己希望与SpaceX建立火星人定居点，这一想法为他对太阳能屋顶的兴趣带来了潜在的全新面貌。随着航空航天局自己重返地球轨道以外的太空探索，也许这个太阳能木瓦已经回家了四十多年，自从克利夫兰的三位宇航局科学家首次提出这个想法以来。
