太陽能的利用

【專家解說】：在太陽能的熱利用中，關(guān)鍵是將太陽的輻射能轉(zhuǎn)換為熱能。由于太陽能比較分散，必須設(shè)法把它集中起來，所以，集熱器是各種利用太陽能裝置的關(guān)鍵部分。由于用途不同，集熱器及其匹配的系統(tǒng)類型分為許多種，名稱也不同，如用于炊事的太陽灶、用于產(chǎn)生熱水的太陽能熱水器、用于干燥物品的太陽能干燥器、用于熔煉金屬的太陽能熔爐，以及太陽房、太陽能熱電站、太陽能海水淡化器等等。 效率比較高的集熱器由收集和吸收裝置組成。陽光由不同波長的可見光和不可見光組成，不同物質(zhì)和不同顏色對不同波長的光的吸收和反射能力是不一樣的。黑顏色吸收陽光的能力最強，因此棉衣一般用深色或黑色布。白色反射陽光的能力最強，因而夏季的襯衫多是淡色或白色的。因此利用黑顏色可以聚熱。讓平行的陽光通過聚焦透鏡聚集在一點、一條線或一個小的面積上，也可以達到集熱的目的。紙在陽光照射下，不管陽光多么強，哪怕是在炎熱的夏天，也不會被陽光點燃。但是，若利用集光器，把陽光聚集在紙上，就能將紙點燃。集熱器一般可分為平板集熱器、聚光集熱器和平面反射鏡等幾種類型。 平板集熱器一般用于太陽能熱水器等。聚光集熱器可使陽光聚焦獲得高溫，焦點可以是點狀或線狀，用于太陽能電站、房屋的采暖（暖氣）和空調(diào)（冷氣）、太陽爐等。按聚光鏡構(gòu)造有“菲涅爾”透鏡、拋物面鏡和定日鏡。 平面反射鏡用于塔式太陽能電站，有跟蹤設(shè)備，一般和拋物面鏡聯(lián)合使用。平面鏡把陽光集中反射在拋物面鏡上，拋物面鏡使其聚焦。 太陽能可分為2種: 1.太陽能光伏 光伏板組件是一種暴露在陽光下便會產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全部以半導體物料(例如硅)制成的薄身固體光伏電池組成。由于沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗。簡單的光伏電池可為手表及計算機提供能源，較復雜的光伏系統(tǒng)可為房屋照明，并為電網(wǎng)供電。 光伏板組件可以制成不同形狀，而組件又可連接，以產(chǎn)生更多電力。近年，天臺及建筑物表面均會使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設(shè)施通常被稱為附設(shè)于建筑物的光伏系統(tǒng)。 2.太陽熱能 現(xiàn)代的太陽熱能科技將陽光聚合，并運用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。除了運用適當?shù)目萍紒硎占柲芡?，建筑物亦可利用太陽的光和熱能，方法是在設(shè)計時加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建筑材料。 有機化的太陽能 人類對于再生性能源的需求在石化原料日漸耗盡的同時日受重視。太陽能利用是個源源不絕的絕佳能源替代方案，因為每天太陽投射到地球表面的能量大於地球所需的一萬倍以上。 最近美國新澤西州，Murray Hill的貝耳實驗室發(fā)展出了一種新的技術(shù)制造太陽能電池，可以使太陽能的利用更有效率以及便宜。以往由於太陽能電池的價格昂貴，不能廣泛的被大型工業(yè)所采用。僅有少數(shù)多千瓦電力供應的太陽能電池存在於美國、日本與歐洲。這些電廠發(fā)電都無法像傳統(tǒng)燃燒煤炭、天然氣與石油一般的便宜。 過去的技術(shù)與經(jīng)驗在太陽能電池的發(fā)展上必須利用矽晶片來捕獲太陽能，因為價格昂貴而無法被廣泛的使用。至目前為止大多數(shù)的太陽能電池僅能在小型家用電器上，離真正被工業(yè)利用尚有一大斷的距離。 目前對於降低太陽能電池價格的發(fā)展分成兩個方向，一邊是致力於光線的獲取并增加轉(zhuǎn)換效率，另一邊則是專注於制造更現(xiàn)代的高效率電池，開發(fā)更便宜的物質(zhì)或降低制程的成本。貝爾實驗室的科學家J. Hendrik Schon 與他的工作夥伴利用一種含碳基的有機物質(zhì)pentacene來取代太陽能電池中的矽。Pentacene是一種很具潛力的半導體物質(zhì)，因為當它吸收了光線后的光電轉(zhuǎn)換過程中，能同時傳導正與負電荷的兩種粒子(electrons and holes)。 研究人員制把pentacene放在一個透明的電極上，另一邊則是半導體物質(zhì)氧化鋅，一份白金或者其他的傳導物質(zhì)中，猶如是個三明治般的將pentacene 夾在中間，他們并且發(fā)現(xiàn)界面的空隙中假如有少量的溴存在，Pentacene太陽能電池的效率會更佳。 Pentacene晶體薄膜的制造必須利用蒸氣沉淀法才能大量制造。Pentacene 太陽能電池的最佳光電轉(zhuǎn)換效率是4.5%，聽起來似乎不是很讓人滿意，但是傳統(tǒng)貴重的商用矽電池其效率也不過兩倍於此。雖然pentacene太陽能電池效率不高，但是pentacene的薄膜可以涂抹在塑膠的表面上以增加價格的便宜，可以彎曲的特性更可在大范圍的區(qū)域上使用。因此低效率的缺點便經(jīng)由這樣的特性而得以抵銷。 有機物化制造光電池的結(jié)果，將使得太陽能的利用變得更便宜與充滿前景.