求認識太陽能？？

【專家解說】：

太陽能 百科名片 太陽能（Solar），一般是指太陽光的輻射能量，在現(xiàn)代一般用作發(fā)電。自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為保存食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。但在化石燃料減少下，才有意把太陽能進一步發(fā)展。太陽能的利用有被動式利用（光熱轉(zhuǎn)換）和光電轉(zhuǎn)換兩種方式。太陽能發(fā)電一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能是地球上許多能量的來源，如風(fēng)能，化學(xué)能，水的勢能等等。 　　現(xiàn)在，太陽能的利用還不是很普及，利用太陽能發(fā)電還存在成本高、轉(zhuǎn)換效率低的問題，但是太陽能電池在為人造衛(wèi)星提供能源方面得到了應(yīng)用。 [編輯本段] 【原理】 太陽能是太陽內(nèi)部或者表面的黑子連續(xù)不斷的核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。地球軌道上的平均太陽輻射強度為1369w/㎡。地球赤道的周長為40000km，從而可計算出，地球獲得的能量可達173000TW。在海平面上的標準峰值強度為1kw/m2，地球表面某一點24h的年平均輻射強度為0.20kw/㎡，相當(dāng)于有102000TW 的能量，人類依賴這些能量維持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地?zé)崮苜Y源除外），雖然太陽能資源總量相當(dāng)于現(xiàn)在人類所利用的能源的一萬多倍，但太陽能的能量密度低，而且它因地而異，因時而變，這是開發(fā)利用太陽能面臨的主要問題。太陽能的這些特點會使它在整個綜合能源體系中的作用受到一定的限制?！　”M管太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一，但已高達173,000TW，也就是說太陽每秒鐘照射到地球上的能量就相當(dāng)于500萬噸煤。地球上的風(fēng)能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)能以及部分潮汐能都是來源于太陽；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等）從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能，所以廣義的太陽能所包括的范圍非常大，狹義的太陽能則限于太陽輻射能的光熱、光電和光化學(xué)的直接轉(zhuǎn)換?！　√柲芗仁且淮文茉?，又是可再生能源。它資源豐富，既可免費使用，又無需運輸，對環(huán)境無任何污染。為人類創(chuàng)造了一種新的生活形態(tài)，使社會及人類進入一個節(jié)約能源減少污染的時代。 [編輯本段] 【太陽能電池發(fā)電原理】 太陽電池是一對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體為例描述光發(fā)電過程。P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅，形成P－N結(jié)。　　當(dāng)光線照射太陽電池表面時，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了躍遷，成為自由電子在P-N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的的實質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程。 [編輯本段] 【晶體硅太陽電池的制作過程】 “硅”是我們這個星球上儲藏最豐量的材料之一。自從19世紀科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了晶體硅的半導(dǎo)體特性后，它幾乎改變了一切，甚至人類的思維，20世紀末．我們的生活中處處可見“硅”的身影和作用，晶體硅太陽電池是近15年來形成產(chǎn)業(yè)化最快。生產(chǎn)過程大致可分為五個步驟：a、提純過程 b、拉棒過程 c、切片過程 d、制電池過程 e、封裝過程?！　　痉诸悺俊　√柲芄夥　」夥褰M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(dǎo)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(dǎo)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(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋提供照明，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)?！　√枱崮堋　‖F(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(dāng)?shù)目萍紒硎占柲芡猓ㄖ镆嗫衫锰柕墓夂蜔崮?，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。 [編輯本段] 【利用太陽能的歷史】 據(jù)記載，人類利用太陽能已有3000多年的歷史。將太陽能作為一種能源和動力加以利用，只有300多年的歷史。真正將太陽能作為“近期急需的補充能源”，“未來能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)”，則是近來的事。20世紀70年代以來，太陽能科技突飛猛進，太陽能利用日新月異。近代太陽能利用歷史可以從1615年法國工程師所羅門·德·考克斯在世界上發(fā)明第一臺太陽能驅(qū)動的發(fā)動機算起。該發(fā)明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹做功而抽水的機器。在1615年～1900年之間，世界上又研制成多臺太陽能動力裝置和一些其它太陽能裝置。這些動力裝置幾乎全部采用聚光方式采集陽光，發(fā)動機功率不大，工質(zhì)主要是水蒸汽，價格昂貴，實用價值不大，大部分為太陽能愛好者個人研究制造。20世紀的100年間，太陽能科技發(fā)展歷史大體可分為七個階段?！　〉谝浑A段(1900~1920年)　　在這一階段，世界上太陽能研究的重點仍是太陽能動力裝置，但采用的聚光方式多樣化，且開始采用平板集熱器和低沸點工質(zhì)，裝置逐漸擴大，最大輸出功率達73.64kW，實用目的比較明確，造價仍然很高。建造的典型裝置有：1901年，在美國加州建成一臺太陽能抽水裝置，采用截頭圓錐聚光器，功率：7.36kW；1902 ~1908年，在美國建造了五套雙循環(huán)太陽能發(fā)動機，采用平板集熱器和低沸點工質(zhì)；1913年，在**以南建成一臺由5個拋物槽鏡組成的太陽能水泵，每個長62.5m，寬4m，總采光面積達1250m2?！　〉诙A段（1920~1945年）　　在這20多年中，太陽能研究工作處于低潮，參加研究工作的人數(shù)和研究項目大為減少，其原因與礦物燃料的大量開發(fā)利用和發(fā)生第二次世界大戰(zhàn)（1935~1945年）有關(guān)，而太陽能又不能解決當(dāng)時對能源的急需，因此使太陽能研究工作逐漸受到冷落?！　〉谌A段（1945~1965年）　　在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后的20年中，一些有遠見的人士已經(jīng)注意到石油和天然氣資源正在迅速減少， 呼吁人們重視這一問題，從而逐漸推動了太陽能研究工作的恢復(fù)和開展，并且成立太陽能學(xué)術(shù)組織，舉辦學(xué)術(shù)交流和展覽會，再次興起太陽能研究熱潮。 在這一階段，太陽能研究工作取得一些重大進展，比較突出的有：1945年，美國貝爾實驗室研制成實用型硅太陽電池，為光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)；1955年，以色列泰伯等在第一次國際太陽熱科學(xué)會議上提出選擇性涂層的基礎(chǔ)理論，并研制成實用的黑鎳等選擇性涂層，為高效集熱器的發(fā)展創(chuàng)造了條件。此外，在這一階段里還有其它一些重要成果，比較突出的有： 1952年，法國國家研究中心在比利牛斯山東部建成一座功率為50kW的太陽爐。1960年，在美國佛羅里達建成世界上第一套用平板集熱器供熱的氨——水吸收式空調(diào)系統(tǒng)，制冷能力為5冷噸。1961年，一臺帶有石英窗的斯特林發(fā)動機問世。在這一階段里，加強了太陽能基礎(chǔ)理論和基礎(chǔ)材料的研究，取得了如太陽選擇性涂層和硅太陽電池等技術(shù)上的重大突破。平板集熱器有了很大的發(fā)展，技術(shù)上逐漸成熟。太陽能吸收式空調(diào)的研究取得進展，建成一批實驗性太陽房。對難度較大的斯特林發(fā)動機和塔式太陽能熱發(fā)電技術(shù)進行了初步研究?！　〉谒碾A段(1965~1973年）　　這一階段，太陽能的研究工作停滯不前，主要原因是太陽能利用技術(shù)處于成長階段，尚不成熟，并且投資大，效果不理想，難以與常規(guī)能源競爭，因而得不到公眾、企業(yè)和政府的重視和支持?！　〉谖咫A段（1973~1980年）　　自從石油在世界能源結(jié)構(gòu)中擔(dān)當(dāng)主角之后，石油就成了左右經(jīng)濟和決定一個國家生死存亡、發(fā)展和衰退的關(guān)鍵因素，1973年10月爆發(fā)中東戰(zhàn)爭，石油輸出國組織采取石油減產(chǎn)、提價等辦法，支持中東人民的斗爭，維護本國的利益。其結(jié)果是使那些依靠從中東地區(qū)大量進口廉價石油的國家，在經(jīng)濟上遭到沉重打擊。 于是，西方一些人驚呼：世界發(fā)生了“能源危機”（有的稱“石油危機”）。這次“危機”在客觀上使人們認識到：現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)必須徹底改變，應(yīng)加速向未來能源結(jié)構(gòu)過渡。從而使許多國家，尤其是工業(yè)發(fā)達國家，重新加強了對太陽能及其它可再生能源技術(shù)發(fā)展的支持，在世界上再次興起了開發(fā)利用太陽能熱潮。1973年，美國制定了政府級陽光發(fā)電計劃，太陽能研究經(jīng)費大幅度增長，并且成立太陽能開發(fā)銀行，促進太陽能產(chǎn)品的商業(yè)化。日本在1974年公布了政府制定的“陽光計劃”，其中太陽能的研究開發(fā)項目有：太陽房 、工業(yè)太陽能系統(tǒng)、太陽熱發(fā)電、太陽電池生產(chǎn)系統(tǒng)、分散型和大型光伏發(fā)電系統(tǒng)等。為實施這一計劃，日本政府投入了大量人力、物力和財力。70年代初世界上出現(xiàn)的開發(fā)利用太陽能熱潮，對我國也產(chǎn)生了巨大影響。一些有遠見的科技人員，紛紛投身太陽能事業(yè)，積極向政府有關(guān)部門提建議，出書辦刊，介紹國際上太陽能利用動態(tài)；在農(nóng)村推廣應(yīng)用太陽灶，在城市研制開發(fā)太陽能熱水器，空間用的太陽電池開始在地面應(yīng)用……。 1975年，在河南安陽召開“全國第一次太陽能利用工作經(jīng)驗交流大會”，進一步推動了我國太陽能事業(yè)的發(fā)展。這次會議之后，太陽能研究和推廣工作納入了我國政府計劃，獲得了專項經(jīng)費和物資支持。一些大學(xué)和科研院所，紛紛設(shè)立太陽能課題組和研究室，有的地方開始籌建太陽能研究所。當(dāng)時，我國也興起了開發(fā)利用太陽能的熱潮。 這一時期，太陽能開發(fā)利用工作處于前所未有的大發(fā)展時期，具有以下特點：　　各國加強了太陽能研究工作的計劃性，不少國家制定了近期和遠期陽光計劃。開發(fā)利用太陽能成為政府行為，支持力度大大加強。國際間的合作十分活躍，一些第三世界國家開始積極參與太陽能開發(fā)利用工作。　　研究領(lǐng)域不斷擴大，研究工作日益深入，取得一批較大成果，如CPC、真空集熱管、非晶硅太陽電池、 光解水制氫、太陽能熱發(fā)電等。　　各國制定的太陽能發(fā)展計劃，普遍存在要求過高、過急問題，對實施過程中的困難估計不足，希望在較短的時間內(nèi)取代礦物能源，實現(xiàn)大規(guī)模利用太陽能。例如，美國曾計劃在1985年建造一座小型太陽能示范衛(wèi)星電站，1995年建成一座500萬kW空間太陽能電站。事實上，這一計劃后來進行了調(diào)整，至今空間太陽能電站還未升空。　　太陽熱水器、太陽電池等產(chǎn)品開始實現(xiàn)商業(yè)化，太陽能產(chǎn)業(yè)初步建立，但規(guī)模較小，經(jīng)濟效益尚不理想?！　〉诹A段（1980~1992年）　　70年代興起的開發(fā)利用太陽能熱潮，進入80年代后不久開始落潮，逐漸進入低谷。世界上許多國家相繼大幅度削減太陽能研究經(jīng)費，其中美國最為突出。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是：世界石油價格大幅度回落，而太陽能產(chǎn)品價格居高不下，缺乏競爭力；太陽能技術(shù)沒有重大突破，提高效率和降低成本的目標沒有實現(xiàn)，以致動搖了一些人開發(fā)利用太陽能的信心；核電發(fā)展較快，對太陽能的發(fā)展起到了一定的抑制作用。 受80年代國際上太陽能低落的影響，我國太陽能研究工作也受到一定程度的削弱，有人甚至提出：太陽能利用投資大、效果差、貯能難、占地廣，認為太陽能是未來能源，主張外國研究成功后我國引進技術(shù)。雖然，持這種觀點的人是少數(shù)，但十分有害，對我國太陽能事業(yè)的發(fā)展造成不良影響。這一階段，雖然太陽能開發(fā)研究經(jīng)費大幅度削減，但研究工作并未中斷，有的項目還進展較大，而且促使 人們認真地去審視以往的計劃和制定的目標，調(diào)整研究工作重點，爭取以較少的投入取得較大的成果?！　〉谄唠A段（1992年~至今）　　由于大量燃燒礦物能源，造成了全球性的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，對人類的生存和發(fā)展構(gòu)成威脅。在這樣背景下，1992年聯(lián)合國在巴西召開“世界環(huán)境與發(fā)展大會”，會議通過了《里約熱內(nèi)盧環(huán)境與發(fā)展宣言》， 《21世紀議程》和《聯(lián)合國氣候變化框架公約》等一系列重要文件，把環(huán)境與發(fā)展納入統(tǒng)一的框架，確立了 可持續(xù)發(fā)展的模式。這次會議之后，世界各國加強了清潔能源技術(shù)的開發(fā)，將利用太陽能與環(huán)境保護結(jié)合在 一起，使太陽能利用工作走出低谷，逐漸得到加強。世界環(huán)發(fā)大會之后，我國政府對環(huán)境與發(fā)展十分重視，提出10條對策和措施，明確要“因地制宜地開發(fā)和推廣太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮?、潮汐能、生物質(zhì)能等清潔能源”，制定了《中國21世紀議程》，進一步明確 了太陽能重點發(fā)展項目。1995年國家計委、國家科委和國家經(jīng)貿(mào)委制定了《新能源和可再生能源發(fā)展綱要》 （1996 ~ 2010年），明確提出我國在1996-2010年新能源和可再生能源的發(fā)展目標、任務(wù)以及相應(yīng)的對策和措施 。這些文件的制定和實施，對進一步推動我國太陽能事業(yè)發(fā)揮了重要作用。 1996年，聯(lián)合國在津巴布韋召開“世界太陽能高峰會議”，會后發(fā)表了《哈拉雷太陽能與持續(xù)發(fā)展宣言 》，會上討論了《世界太陽能10年行動計劃》（1996 ~ 2005年），《國際太陽能公約》，《世界太陽能戰(zhàn)略規(guī)劃》等重要文件。這次會議進一步表明了聯(lián)合國和世界各國對開發(fā)太陽能的堅定決心，要求全球共同行動 ，廣泛利用太陽能。1992年以后，世界太陽能利用又進入一個發(fā)展期，其特點是：太陽能利用與世界可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護緊密結(jié)合，全球共同行動，為實現(xiàn)世界太陽能發(fā)展戰(zhàn)略而努力；太陽能發(fā)展目標明確，重點突出，措施得力，有利于克服以往忽冷忽熱、過熱過急的弊端，保證太陽能事業(yè)的長期發(fā)展；在加大太陽能研究開發(fā)力度的同時，注意科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，發(fā)展太陽能產(chǎn)業(yè)，加速商業(yè)化進程，擴大太陽能利用領(lǐng)域和規(guī)模，經(jīng)濟效益逐漸提高；國際太陽能領(lǐng)域的合作空前活躍，規(guī)模擴大，效果明顯。通過以上回顧可知，在本世紀100年間太陽能發(fā)展道路并不平坦，一般每次高潮期后都會出現(xiàn)低潮期，處于低潮的時間大約有45年。太陽能利用的發(fā)展歷程與煤、石油、核能完全不同，人們對其認識差別大，反復(fù)多，發(fā)展時間長。這一方面說明太陽能開發(fā)難度大，短時間內(nèi)很難實現(xiàn)大規(guī)模利用；另一方面也說明太陽能利用還受礦物能源供應(yīng)，政治和戰(zhàn)爭等因素的影響，發(fā)展道路比較曲折。盡管如此，從總體來看，20世紀取得的太陽能科技進步仍比以往任何一個世紀都快。 [編輯本段] 【利弊】 優(yōu)點：?　　(1)普遍：太陽光普照大地，沒有地域的限制無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開發(fā)和利用，且勿須開采和運輸。?　　(2)無害：開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境，它是最清潔的能源之一，在環(huán)境污染越來越嚴重的今天，這一點是極其寶貴的。?　　(3)巨大：每年到達地球表面上的太陽輻射能約相當(dāng)于130萬億噸煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。?　　(4)長久：根據(jù)目前太陽產(chǎn)生的核能速率估算，氫的貯量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽的能量是用之不竭的。?　　缺點：?　　(1)分散性：到達地球表面的太陽輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。平均說來，北回歸線附近，夏季在天氣較為晴朗的情況下，正午時太陽輻射的輻照度最大，在垂直于太陽光方向1平方米面積上接收到的太陽能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，則只有200W左右。而在冬季大致只有一半，陰天一般只有1／5左右，這樣的能流密度是很低的。因此，在利用太陽能時，想要得到一定的轉(zhuǎn)換功率，往往需要面積相當(dāng)大的一套收集和轉(zhuǎn)換設(shè)備，造價較高。?　　(2)不穩(wěn)定性：由于受到晝夜、季節(jié)、地理緯度和海拔高度等自然條件的限制以及晴、陰、云、雨等隨機因素的影響，所以，到達某一地面的太陽輻照度既是間斷的，又是極不穩(wěn)定的，這給太陽能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。為了使太陽能成為連續(xù)、穩(wěn)定的能源，從而最終成為能夠與常規(guī)能源相競爭的替代能源，就必須很好地解決蓄能問題，即把晴朗白天的太陽輻射能盡量貯存起來，以供夜間或陰雨天使用，但目前蓄能也是太陽能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。?　　(3)效率低和成本高：目前太陽能利用的發(fā)展水平，有些方面在理論上是可行的，技術(shù)上也是成熟的。但有的太陽能利用裝置，因為效率偏低，成本較高，總的來說，經(jīng)濟性還不能與常規(guī)能源相競爭。在今后相當(dāng)一段時期內(nèi)，太陽能利用的進一步發(fā)展，主要受到經(jīng)濟性的制約。?　　太陽能利用中的經(jīng)濟問題：?　　第一，世界上越來越多的國家認識到一個能夠持續(xù)發(fā)展的社會應(yīng)該是一個既能滿足社會需要，而又不危及后代人前途的社會。因此，盡可能多地用潔凈能源代替高含碳量的礦物能源，是能源建設(shè)應(yīng)該遵循的原則。隨著能源形式的變化，常規(guī)能源的貯量日益下降，其價格必然上漲，而控制環(huán)境污染也必須增大投資?！　〉诙?，我國是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國和消費國，煤炭約占商品能源消費結(jié)構(gòu)的76％，已成為我國大氣污染的主要來源。大力開發(fā)新能源和可再生能源的利用技術(shù)將成為減少環(huán)境污染的重要措施。能源問題是世界性的，向新能源過渡的時期遲早要到來。從長遠看，太陽能利用技術(shù)和裝置的大量應(yīng)用，也必然可以制約礦物能源價格的上漲。 [編輯本段] 【我國太陽能資源】 在我國，西藏西部太陽能資源最豐富，最高達2333 KWh/㎡ （日輻射量6.4KWh/㎡ ），居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠?！　「鶕?jù)各地接受太陽總輻射量的多少，可將全國劃分為五類地區(qū)?！　∫活惖貐^(qū)　　為我國太陽能資源最豐富的地區(qū)，年太陽輻射總量6680～8400 MJ/㎡，相當(dāng)于日輻射量5.1～6.4KWh/㎡。這些地區(qū)包括寧夏北部、甘肅北部、新疆東部、青海西部和西藏西部等地。尤以西藏西部最為豐富，最高達2333 KWh/㎡（日輻射量6.4KWh/㎡），居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠?！　《惖貐^(qū)　　為我國太陽能資源較豐富地區(qū)，年太陽輻射總量為5850-6680 MJ/m2，相當(dāng)于日輻射量4.5～5.1KWh/㎡。這些地區(qū)包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。　　三類地區(qū)　　為我國太陽能資源中等類型地區(qū)，年太陽輻射總量為5000-5850 MJ/m2，相當(dāng)于日輻射量3.8～4.5KWh/㎡。主要包括山東、河南、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、蘇北、皖北、臺灣西南部等地?！　∷念惖貐^(qū)　　是我國太陽能資源較差地區(qū)，年太陽輻射總量4200～5000 MJ/㎡，相當(dāng)于日輻射量3.2～3.8KWh/㎡。這些地區(qū)包括湖南、湖北、廣西、江西、浙江、福建北部、廣東北部、陜西南部、江蘇北部、安徽南部以及黑龍江、臺灣東北部等地?！　∥孱惖貐^(qū)　　主要包括四川、貴州兩省，是我國太陽能資源最少的地區(qū)，年太陽輻射總量3350～4200 MJ/㎡，相當(dāng)于日輻射量只有2.5～3.2KWh/㎡?！　√柲茌椛鋽?shù)據(jù)可以從縣級氣象臺站取得，也可以從國家氣象局取得。從氣象局取得的數(shù)據(jù)是水平面的輻射數(shù)據(jù)，包括：水平面總輻射，水平面直接輻射和水平面散射輻射?！　娜珖鴣砜?，我國是太陽能資源相當(dāng)豐富的國家，絕大多數(shù)地區(qū)年平均日輻射量在4 kWh/㎡以上，西藏最高達7 kWh/㎡。 [編輯本段] 【太陽能熱利用】 就目前來說，人類直接利用太陽能還處于初級階段，主要有太陽能集熱、太陽能熱水系統(tǒng)、太陽能暖房、太陽能發(fā)電等方式?！　√柲芗療崞鳌　√柲軣崴餮b置通常包括太陽能集熱器、儲水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要熱交換器和膨脹槽以及發(fā)電裝置以備電廠不能供電之需 。太陽能集熱器(solar collector)在太陽能熱系統(tǒng)中，接受太陽輻射并向傳熱工質(zhì)傳遞熱量的裝置。按傳熱工質(zhì)可分為液體集熱器和空氣集熱器。按采光方式可分為聚光型集熱器和吸熱型集熱器兩種。另外還有一種真空集熱器:一個好的太陽能集熱器應(yīng)該能用20～30年。自從大約1980年以來所制作的集熱器更應(yīng)維持40～50年且很少進行維修?！　√柲軣崴到y(tǒng)　　早期最廣泛的太陽能應(yīng)用即用于將水加熱，現(xiàn)今全世界已有數(shù)百萬太陽能熱水裝置。太陽能熱水系統(tǒng)主要元件包括收集器、儲存裝置及循環(huán)管路三部分。此外，可能還有輔助的能源裝置（如電熱器等）以供應(yīng)無日照時使用，另外尚可能有強制循環(huán)用的水，以控制水位或控制電動部份或溫度的裝置以及接到負載的管路等。依循環(huán)方式太陽能熱水系統(tǒng)可分兩種：　　1、自然循環(huán)式:　　此種型式的儲存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太陽輻射的加熱，溫度上升，造成收集器及儲水箱中水溫不同而產(chǎn)生密度差，因此引起浮力，此一熱虹吸現(xiàn)像，促使水在除水箱及收集器中自然流動。由與密度差的關(guān)系，水流量于收集器的太陽能吸收量成正比。此種型式因不需循環(huán)水，維護甚為簡單，故已被廣泛采用?！　?、強制循環(huán)式:　　熱水系統(tǒng)用水使水在收集器與儲水箱之間循環(huán)。當(dāng)收集器頂端水溫高于儲水箱底部水溫若干度時，控制裝置將啟動水使水流動。水入口處設(shè)有止回閥以防止夜間水由收集器逆流，引起熱損失。由此種型式的熱水系統(tǒng)的流量可得知（因來自水的流量可知），容易預(yù)測性能，亦可推算于若干時間內(nèi)的加熱水量。如在同樣設(shè)計條件下，其較自然循環(huán)方式具有可以獲得較高水溫的長處，但因其必須利用水，故有水電力、維護（如漏水等）以及控制裝置時動時停，容易損壞水等問題存在。因此，除大型熱水系統(tǒng)或需要較高水溫的情形，才選擇強制循環(huán)式，一般大多用自然循環(huán)式熱水器?！　∨俊　±锰柲茏鞣块g冬天暖房之用，在許多寒冷地區(qū)已使用多年。因寒帶地區(qū)冬季氣溫甚低，室內(nèi)必須有暖氣設(shè)備，若欲節(jié)省大量化石能源的消耗，設(shè)法應(yīng)用太陽輻射熱。大多數(shù)太陽能暖房使用熱水系統(tǒng)，亦有使用熱空氣系統(tǒng)。太陽能暖房系統(tǒng)是由太陽能收集器、熱儲存裝置、輔助能源系統(tǒng)，及室內(nèi)暖房風(fēng)扇系統(tǒng)所組成，其過程乃太陽輻射熱傳導(dǎo)，經(jīng)收集器內(nèi)的工作流體將熱能儲存，再供熱至房間。至輔助熱源則可裝置在儲熱裝置內(nèi)、直接裝設(shè)在房間內(nèi)或裝設(shè)于儲存裝置及房間之間等不同設(shè)計。當(dāng)然亦可不用儲熱雙置而直接將熱能用到暖房的直接式暖房設(shè)計，或者將太陽能直接用于熱電或光電方式發(fā)電，再加熱房間，或透過冷暖房的熱裝置方式供作暖房使用。最常用的暖房系統(tǒng)為太陽能熱水裝置，其將熱水通至儲熱裝置之中（固體、液體或相變化的儲熱系統(tǒng)），然后利用風(fēng)扇將室內(nèi)或室外空氣驅(qū)動至此儲熱裝置中吸熱，再把此熱空氣傳送至室內(nèi)；或利用另一種液體流至儲熱裝置中吸熱，當(dāng)熱流體流至室內(nèi)，在利用風(fēng)扇吹送被加熱空氣至室內(nèi)，而達到暖房效果。　　太陽能發(fā)電　　即直接將太陽能轉(zhuǎn)變成電能，并將電能存儲在電容器中，以備需要時使用。　　太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)　　太陽能離網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)包括1、太陽能控制器(光伏控制器和風(fēng)光互補控制器)對所發(fā)的電能進行調(diào)節(jié)和控制，一方面把調(diào)整后的能量送往直流負載或交流負載，另一方面把多余的能量送往蓄電池組儲存，當(dāng)所發(fā)的電不能滿足負載需要時，太陽能控制器又把蓄電池的電能送往負載。蓄電池充滿電后，控制器要控制蓄電池不被過充。當(dāng)蓄電池所儲存的電能放完時，太陽能控制器要控制蓄電池不被過放電，保護蓄電池?？刂破鞯男阅懿缓脮r，對蓄電池的使用壽命影響很大，并最終影響系統(tǒng)的可靠性。2、太陽能蓄電池組的任務(wù)是貯能，以便在夜間或陰雨天保證負載用電。3、太陽能逆變器負責(zé)把直流電轉(zhuǎn)換為交流電，供交流負荷使用。太陽能逆變器是光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的核心部件。由于使用地區(qū)相對落后、偏僻，維護困難，為了提高光伏風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的整體性能，保證電站的長期穩(wěn)定運行，對逆變器的可靠性提出了很高的要求。另外由于新能源發(fā)電成本較高，太陽能逆變器的高效運行也顯得非常重要?！　√柲茈x網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要產(chǎn)品分類 A、光伏組件 B、風(fēng)機 C、控制器 D、蓄電池組 E、逆變器 F、風(fēng)力/光伏發(fā)電控制與逆變器一體化電源。　　太陽能并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)　　可再生能源并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是將光伏陣列、風(fēng)力機以及燃料電池等產(chǎn)生的可再生能源不經(jīng)過蓄電池儲能，通過并網(wǎng)逆變器直接反向饋入電網(wǎng)的發(fā)電系統(tǒng)。　　因為直接將電能輸入電網(wǎng)，免除配置蓄電池，省掉了蓄電池儲能和釋放的過程，可以充分利用可再生能源所發(fā)出的電力，減小能量損耗，降低系統(tǒng)成本。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)能夠并行使用市電和可再生能源作為本地交流負載的電源，降低整個系統(tǒng)的負載缺電率。同時，可再生能源并網(wǎng)系統(tǒng)可以對公用電網(wǎng)起到調(diào)峰作用。并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)是太陽能風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展方向，代表了21世紀最具吸引力的能源利用技術(shù)?！　√柲懿⒕W(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)主要產(chǎn)品分類 A、光伏并網(wǎng)逆變器B、小型風(fēng)力機并網(wǎng)逆變器 C、大型風(fēng)機變流器 （雙饋變流器，全功率變流器）。 [編輯本段] 【空間太陽能電源】 第一個空間太陽電池載于1958年發(fā)射的Vangtuard I，體裝式結(jié)構(gòu)，單晶Si襯底，效率約10%（28℃）。到了1970年代，人們改善了電池結(jié)構(gòu)，采用BSF、光刻技術(shù)及更好減反射膜等技術(shù)，使電池的效率增加到14%。在70年代和80年代，地面太陽電池大約每5.5年全球產(chǎn)量翻番；而空間太陽電池在空間環(huán)境下的性能，如抗輻射性能等得到了較大改善。由于80年代太陽電池的理論得到迅速發(fā)展，極大地促進了地面和空間太陽電池性能的改善。到了90年代，薄膜電池和Ⅲ-Ⅴ電池的研究發(fā)展很快，而且聚光陣結(jié)構(gòu)也變得更經(jīng)濟，空間太陽電池市場競爭十分激烈。在繼續(xù)研究更高性能的太陽電池，主要有兩種途徑：研究聚光電池和多帶隙電池?！　?times; 空間太陽電池主要性能　　電池效率　　由于太陽電池在不同光強或光譜條件下效率一般不同，對于空間太陽電池一般采用AM0光譜（1.367KW/㎡），對于地面應(yīng)用一般采用AM1.5光譜（即地面中午晴空太陽光，1.000 KWm-2）作為測試電池效率的標準光源。太陽電池在AM0光譜效率一般低于AM1.5光譜效率2～4個百分點，例如一個AM0效率為16%的Si太陽電池AM1.5效率約為19%）?！　　?25℃，AM0條件下太陽電池效率　　電池類型 面積（cm2） 效率（%） 電池結(jié)構(gòu)　　一般Si太陽電池 64cm2 14.6 單結(jié)太陽電池　　先進Si太陽電池 4cm2 20.8 單結(jié)太陽電池　　GaAs太陽電池 4cm2 21.8 單結(jié)太陽電池　　InP太陽電池 4cm2 19.9 單結(jié)太陽電池　　GaInP/GaAs 4cm2 26.9 單片疊層雙結(jié)太陽電池　　GaInP/GaAs/Ge 4cm2 25.5 單片疊層雙結(jié)太陽電池　　GaInP/GaAs/Ge 4cm2 27.0 單片疊層三結(jié)太陽電池　　◎ 聚光電池　　GaAs太陽電池 0.07 24.6 100X　　GaInP/GaAs 0.25 26.4 50X，單片疊層雙結(jié)太陽電池　　GaAs/GaSb 0.05 30.5 100X，機械堆疊太陽電池　　空間太陽電池在大氣層外工作，在近地球軌道太陽平均輻照強度基本不變，通常稱為AM0輻照，其光譜分布接近5800K黑體輻射光譜，強度1353mW/cm2。因此空間太陽電池多采用AM0光譜設(shè)計和測試?！　】臻g太陽電池通常具有較高的效率，以便在空間發(fā)射的重量、體積受限制的條件下，能獲得特定的功率輸出。特別在一些特定的發(fā)射任務(wù)中，如微小衛(wèi)星（重量在50～100公斤）上應(yīng)用，要求單位面積或單位重量的比功率更高?！　】馆椪招阅堋　】臻g太陽電池在地球大氣層外工作，必然會受到高能帶電粒子的輻照，引起電池性能的衰減，主要原因是由于電子或質(zhì)子輻射使少數(shù)載流子的擴散長度減小。其光電參數(shù)衰減的程度取決于太陽電池的材料和結(jié)構(gòu)。還有反向偏壓、低溫和熱效應(yīng)等因素也是電池性能衰減的重要原因，尤其對疊層太陽電池，由于熱脹系數(shù)顯著不同，電池性能衰減可能更嚴重?！　?times; 空間太陽電池的可靠性　　光伏電源的可靠性對整個發(fā)射任務(wù)的成功起關(guān)鍵作用，與地面應(yīng)用相比，太陽電池/陣的費用高低并不重要，因為空間電源系統(tǒng)的平衡費用更高，可靠性是最重要的?？臻g太陽電池陣必須經(jīng)過一系列機械、熱學(xué)、電學(xué)等苛刻的可靠性檢驗?！　i太陽電池　　硅太陽電池是最常用的衛(wèi)星電源，從1970年代起，由于空間技術(shù)的發(fā)展，各種飛行器對功率的需求越來越大，在加速發(fā)展其他類型電池的同時，世界上空間技術(shù)比較發(fā)達的美、日和歐空局等國家，都相繼開展了高效硅太陽電池的研究。以日本SHARP公司、美國的SUNPOWER公司以及歐空局為代表，在空間太陽電池的研究發(fā)展方面領(lǐng)先。其中，以發(fā)展背表面場（BSF）、背表面反射器（BSR）、雙層減反射膜技術(shù)為第一代高效硅太陽電池，這種類型的電池典型效率最高可以做到15%左右，目前在軌的許多衛(wèi)星應(yīng)用的是這種類型的電池?！　〉搅?0年代中期，COMSAT研究所提出了無反射絨面電池（使電池效率進一步提高）。但這種電池的應(yīng)用受到限制：一是制備過程復(fù)雜，避免損壞PN結(jié)；二是這樣的表面會吸收所有波長的光，包括那些光子能量不足以產(chǎn)生電子-空穴對的紅外輻射，使太陽電池的溫度升高，從而抵消了采用絨面而提高的效率效應(yīng)；三是電極的制作必須沿著絨面延伸，增加了接觸的難度，使成本升高。　　80年代中期，為解決這些問題，高效電池的制作引入了電子器件制作的一些工藝手段，采用了倒金子塔絨面、激光刻槽埋柵、選擇性發(fā)射結(jié)等制作工藝，這些工藝的采用不但使電池的效率進一步提高，而且還使得電池的應(yīng)用成為可能。特別在解決了諸如采用帶通濾波器消除溫升效應(yīng)以后，這類電池的應(yīng)用成了空間電源的主角?！　‰m然很多工藝技術(shù)是由一些研究所提出，但卻是在一些比較大的公司得到了發(fā)揚光大，比如倒金子塔絨面、選擇性發(fā)射結(jié)等工藝是在澳大利亞新南威爾士大學(xué)光伏研究中心出現(xiàn)，但日本的SHARP公司和美國的SUNPOWER公司目前的技術(shù)水平卻為世界一流，有的技術(shù)甚至已經(jīng)移植到了地面用太陽電池的大批量生產(chǎn)。　　為了進一步降低電池背面復(fù)合影響，背面結(jié)構(gòu)則采用背面鈍化后開孔形成點接觸，即局部背場。這些高效電池典型結(jié)構(gòu)為PERC、PERL、PERT、PERF[1]，其中前種結(jié)構(gòu)的電池已經(jīng)在空間獲得實用。典型的高效硅太陽電池厚度為100μm，也被稱為NRS/BSF（典型效率為17%）和NRS/LBSF（典型效率為18%），其特征是正面具有倒金子塔絨面的選擇性發(fā)射結(jié)構(gòu)，前后表面均采用鈍化結(jié)構(gòu)來降低表面復(fù)合，背面場采用全部或局部背場。實際應(yīng)用中還發(fā)現(xiàn)，雖然采用局部背場工藝的電池要普遍比NRS/BSF的電池效率高一個百分點，但通常局部背場的抗輻照能力比較差?！　〉搅松鲜兰o90年代中期，空間電源工程人員發(fā)現(xiàn)，雖然這種類型電池的初期效率比較高，但電池的末期效率比初期效率下降25%左右，限制了電池的進一步應(yīng)用，空間電源的成本仍然不能很好地降低。　　為了改變這種情況，以SHARP為首的研究機構(gòu)提出了雙邊結(jié)電池結(jié)構(gòu)，這種電池的出現(xiàn)有效地提高了電池的末期效率，并在HES、HES-1衛(wèi)星上獲得了實際應(yīng)用?！　×硗庋芯咳藛T還發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星對電池陣位置的要求比較苛刻，如果太陽電池陣不對日定向或?qū)θ斩ㄏ虿畹榷紩绊懙叫l(wèi)星電源的功率，這在一定程度上也限制了衛(wèi)星整體系統(tǒng)的配置。比如空間站這樣復(fù)雜的飛行器，有的電池陣幾乎不能完全保證其充足的太陽角，因而就需要高效電池來滿足要求。雖然目前已經(jīng)部分應(yīng)用了常規(guī)的高效電池，但電池的高的α吸收系數(shù)、有限的空間和重量的需要使其仍然不能滿足空間系統(tǒng)大規(guī)模功率的需要。傳統(tǒng)的電池結(jié)構(gòu)仍然受到很大程度的限制。在這種情況下，俄羅斯在研究高效硅電池初期就側(cè)重于提高電池的末期效率為主，在結(jié)合電池陣研究方面提出了雙面電池的構(gòu)想并獲得了成功，真正做到了高效長壽命和低成本?！　?times; 太陽能路燈　　 太陽能路燈是一種利用太陽能作為能源的路燈，因其具有不受供電影響，不用開溝埋線，不消耗常規(guī)電能，只要陽光充足就可以就地安裝等特點，因此受到人們的廣泛關(guān)注，又因其不污染環(huán)境，而被稱為綠色環(huán)保產(chǎn)品。太陽能路燈即可用于城鎮(zhèn)公園、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度較小，交通不便經(jīng)濟不發(fā)達、缺乏常規(guī)燃料，難以用常規(guī)能源發(fā)電，但太陽能資源豐富的地區(qū)，以解決這些地區(qū)人們的家用照明問題。 [編輯本段] 【太陽能電池】 太陽能電池發(fā)電原理　　太陽能電池是一對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。能產(chǎn)生光伏效應(yīng)的材料有許多種，如：單晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理基本相同，現(xiàn)以晶體為例描述光發(fā)電過程。P型晶體硅經(jīng)過摻雜磷可得N型硅，形成P－N結(jié)?！　‘?dāng)光線照射太陽能電池表面時，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳遞給了硅原子，使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在P－N結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時，在該電壓的作用下，將會有電流流過外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個過程的實質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過程?！　√柡喗椤　√柺请x地球最近的一顆恒星,也是太陽的中心天體,它的質(zhì)量占太陽系總質(zhì)量的99.865%。太陽也是太陽系里惟一自己發(fā)光的天體,它給地球帶來光和熱。如果沒有太陽光的照射,地面的溫度將會很快地降低到接近絕對零度。由于太陽光的照射,地面平均溫度才會保持在14℃左右,形成了人類和絕大部分生物生存的條件。除了原子能、地?zé)岷突鹕奖l(fā)的能量外,地面上大部分能源均直接或間接同太陽有關(guān)?！　√柺且粋€主要由氫和氦組成的熾熱的氣體火球,半徑為6.96×105km(是地球半徑的109倍)，質(zhì)量約為1.99×1027t(是地球質(zhì)量的33萬倍)，平均密度約為地球的1/4。太陽表面的有效溫度為5762K,而內(nèi)部中心區(qū)域的溫度則高達幾千萬度。太陽的能量主要來源于氫聚變成氦的聚變反應(yīng),每秒有6.57×1011kg的氫聚合生成6.53×1011kg的氦,連續(xù)產(chǎn)生3.90×1023kW能量。這些能量以電磁波的形式,以3×105km/s的速度穿越太空射向四面八方。地球只接受到太陽總輻射的二十二億分之一,即有1.77×1014kW達到地球大氣層上邊緣(“上界”),由于穿越大氣層時的衰減,最后約8.5×1013kW到達地球表面,這個數(shù)量相當(dāng)于全世界發(fā)電量的幾十萬倍?！　「鶕?jù)目前太陽產(chǎn)生的核能速率估算,氫的儲量足夠維持600億年,而地球內(nèi)部組織因熱核反應(yīng)聚合成氦,它的壽命約為50億年,因此,從這個意義上講,可以說太陽的能量是取之不盡、用之不竭的?！　√柕慕Y(jié)構(gòu)和能量傳遞方式簡要說明如下?！　√柕馁|(zhì)量很大,在太陽自身的重力作用下,太陽物質(zhì)向核心聚集,核心中心的密度和溫度很高,使得能夠發(fā)生原子核反應(yīng)。這些核反應(yīng)是太陽的能源,所產(chǎn)生的能量連續(xù)不斷地向空間輻射,并且控制著太陽的活動。根據(jù)各種間接和直接的資料,認為太陽從中心到邊緣可分為核反應(yīng)區(qū)、輻射區(qū)、對流區(qū)和太陽大氣。　　(1)核反應(yīng)區(qū)　　在太陽半徑25%(即0.25R)的區(qū)域內(nèi),是太陽的核心,集中了太陽一半以上的質(zhì)量。此處溫度大約1500萬度(K),壓力約為2500億大氣壓(1atm=101325Pa),密度接近158g/cm3。這部分產(chǎn)生的能量占太陽產(chǎn)生的總能量的99%,并以對流和輻射方式向外輻射。氫聚合時放出伽瑪射線,這種射線通過較冷區(qū)域時,消耗能量,增加波長,變成X射線或紫外線及可見光?！　?2)輻射區(qū)　　在核反應(yīng)區(qū)的外面是輻射區(qū),所屬范圍從0.25～0.8R,溫度下降到13萬度,密度下降為0.079g/cm3。在太陽核心產(chǎn)生的能量通過這個區(qū)域由輻射傳輸出去?！　?3)對流區(qū)　　在輻射區(qū)的外面是對流區(qū)(對流層),所屬范圍從0.8～1.0R,溫度下降為5000K,密度為10－8g/cm3。在對流區(qū)內(nèi),能量主要靠對流傳播。對流區(qū)及其里面的部分是看不見的,它們的性質(zhì)只能靠同觀測相符合的理論計算來確定。　　(4)太陽大氣　　大致可以分為光球、色球、日冕等層次,各層次的物理性質(zhì)有明顯區(qū)別。太陽大氣的最底層稱為光球,太陽的全部光能幾乎全從這個層次發(fā)出。太陽的連續(xù)光譜基本上就是光球的光譜,太陽光譜內(nèi)的吸收線基本上也是在這一層內(nèi)形成的。光球的厚度約為500km。色球是太陽大氣的中層,是光球向外的延伸,一直可延伸到幾千公里的高度。太陽大氣的最外層稱為日冕,日冕是極端稀薄的氣體殼,可以延伸到幾個太陽半徑之遠。嚴格說來,上述太陽大氣的分層僅有形式的意義,實際上各層之間并不存在著明顯的界限,它們的溫度、密度隨著高度是連續(xù)地改變的?！　】梢?太陽并不是一個一定溫度的黑體,而是許多層不同波長放射、吸收的輻射體。不過,在描述太陽時,通常將太陽看作溫度為6000K、波長為0.3～3.0μm的黑色輻射體。　　太陽能利用新近展　　　　目前國際上已經(jīng)從晶體硅、薄膜太陽能電池開發(fā)進入了有機分子電池、生物分子篩選乃至于合成生物學(xué)與光合作用生物技術(shù)開發(fā)的生物能源的太陽能技術(shù)新領(lǐng)域?！　∪涨皬纳虾Ｊ锌莆@悉，華東師范大學(xué)科研人員利用納米材料在實驗室中成功“再造”葉綠體，以極其低廉的成本實現(xiàn)光能發(fā)電?！　∪~綠體是植物進行光合作用的場所，能有效將太陽的光能量轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。此次課題組并非在植物體外“拷貝”了一個葉綠體，而是研制出一種與葉綠體結(jié)構(gòu)相似的新型電池———染料敏化太陽能電池，嘗試將光能轉(zhuǎn)化成電能。在上海市納米專項基金的支持下，經(jīng)過3年多實驗與探索，這塊仿生太陽能電池的光電轉(zhuǎn)化效率已超過10％，接近11％的世界最高水平?！　№椖控撠?zé)人、華東師大納光電集成與先進裝備教育部工程研究中心主任孫卓教授展示了新型太陽能電池的“三明治”結(jié)構(gòu)———中空玻璃夾著一層納米“夾心”，光電轉(zhuǎn)化的玄機就藏在這層幾十微米厚的復(fù)合薄膜中。納米“夾心”的“配方”十分獨特：染料充當(dāng)“捕光手”，納米二氧化鈦則是“光電轉(zhuǎn)換器”。為了讓染料盡可能多“吃”太陽光，科研人員還別出心裁地撒了點“佐料”———一種由納米熒光材料制成的量子點，讓不同波長的陽光都能對上“捕光手”的“胃口”。只要不斷改進“配方”，納米“夾心”的光電轉(zhuǎn)化效率就能一次次提高?！　∽鳛榈谌柲茈姵?，染料敏化電池的最大吸引力在于廉價的原材料和簡單的制作工藝。據(jù)估算，染料敏化電池的成本僅相當(dāng)于硅電池板的1／10。同時，它對光照條件要求不高，即便在陽光不太充足的室內(nèi)，其光電轉(zhuǎn)化率也不會受到太大影響。另外，它還有許多有趣用途。比如，用塑料替代玻璃“夾板”，就能制成可彎曲的柔性電池；將它做成顯示器，就可一邊發(fā)電，一邊發(fā)光，實現(xiàn)能源自給自足。　　太陽能是一種潔凈和可持續(xù)產(chǎn)生的能源，發(fā)展太陽能科技可減少在發(fā)電過程中使用礦物燃料，從而減輕空氣污染及全球暖化的問題。 [編輯本段] 我國太陽能利用產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 中國蘊藏著豐富的太陽能資源，太陽能利用前景廣闊。目前，我國太陽能產(chǎn)業(yè)規(guī)模已位居世界第一，是全球太陽能熱水器生產(chǎn)量和使用量最大的國家和重要的太陽能光伏電池生產(chǎn)國。我國比較成熟太陽能產(chǎn)品有兩項：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽能熱水系統(tǒng)。 [編輯本段] 我國太陽能利用產(chǎn)業(yè)前景 中國《可再生能源法》的頒布和實施，為太陽能利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了政策保障；京都議定書的簽定，環(huán)保政策的出臺和對國際的承諾，給太陽能利用產(chǎn)業(yè)帶來機遇；西部大開發(fā)，為太陽能利用產(chǎn)業(yè)提供巨大的國內(nèi)市場；原油價格的上漲，中國能源戰(zhàn)略的調(diào)整，使得政府加大對可再生能源發(fā)展的支持力度，所有這些都為中國太陽能利用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來極大的機會。 [編輯本段] 太陽能熱水器防凍技術(shù) 1、管道加熱類：常見方案為上下水管道外加裝電伴熱帶、上下水管道內(nèi)加裝超導(dǎo)熱管兩大類。　　2、管道排空類：常見方案為電機（電磁）排空裝置、全機械排空裝置兩大類　　3、自體加熱機械控制管道排空新技術(shù)：裝置核心部件設(shè)置在內(nèi)外膽夾層中并與內(nèi)外膽制造成一體，形成整體式保溫結(jié)構(gòu)。它具有游離于保溫水箱以外的排空附件不可比擬的高保溫性能?！　√柲苣茉础　〉厍颉　碜缘厍蛲獠刻祗w的能源（主要是太陽能）人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。正是各種植物通過光合作用把太陽能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能在植物體內(nèi)貯存下來。煤炭、石油、天然氣等化石燃料也是由古代埋在地下的動植物經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的。它們實質(zhì)上是由古代生物固定下來的太陽能。此外，水能、風(fēng)能、波浪能、海流能等也都是由太陽能轉(zhuǎn)換來的?！　〉厍虮旧硖N藏的能量 通常指與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源和與原子核反應(yīng)有關(guān)的能源。　　與地球內(nèi)部的熱能有關(guān)的能源，我們稱之為地?zé)崮?。溫泉和火山爆發(fā)噴出的巖漿就是地?zé)岬谋憩F(xiàn)。地球可分為地殼、地幔和地核三層，它是一個大熱庫。地殼就是地球表面的一層，一般厚度為幾公里至70公里不等。地殼下面是地幔，它大部分是熔融狀的巖漿，厚度為2900公里?；鹕奖l(fā)一般是這部分巖漿噴出。地球內(nèi)部為地核，地核中心溫度為2000度?？梢?，地球上的地?zé)豳Y源貯量也很大。　　與原子核反應(yīng)有關(guān)的能源正是本書要介紹的核能。原子核的結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時能釋放出大量的能量，稱為原子核能，簡稱核能，俗稱原子能。它則來自于地殼中儲存的鈾、钚等發(fā)生裂變反應(yīng)時的核裂變能資源，以及海洋中貯藏的氘、氚、鋰等發(fā)生聚變反應(yīng)時的核聚變能資源。這些物質(zhì)在發(fā)生原子核反應(yīng)時釋放出能量。目前核能最大的用途是發(fā)電。此外，還可以用作其它類型的動力源、熱源等?！　碜孕乔蛞Φ哪芰?指由于地球與月球、太陽等天體相互作用的形成的能源。地球、月亮、太陽之間有規(guī)律的運動，造成相對位置周期性的變化，它們之間的引力隨之變化使海水漲落而形成潮汐能。與上述二類能源相比，潮汐能的數(shù)量很小。全世界的潮汐能折合成煤約為每年30億噸，而實際可用的只是淺海區(qū)那一部分，每年約可折合為6000萬噸煤。 [編輯本段] 利用方式 太陽能利用基本方式可以分為如下4大類?！　。?）光熱利用　　它的基本原來是將太陽輻射能收集起來，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。[1]目前使用最多的太陽能收集裝置，主要有平板型集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器等3種。通常根據(jù)所能達到的溫度和用途的不同，而把太陽能光熱利用分為低溫利用（＜200℃）、中溫利用（200～800℃）和高溫利用（＞800℃）。目前低溫利用主要有太陽能熱水器、太陽能干燥器、太陽能蒸餾器、太陽房、太陽能溫室、太陽能空調(diào)制冷系統(tǒng)等，中溫利用主要有太陽灶、太陽能熱發(fā)電聚光集熱裝置等，高溫利用主要有高溫太陽爐等?！　。?）太陽能發(fā)電　　未來太陽能的大規(guī)模利用是用來發(fā)電。利用太陽能發(fā)電的方式有多種。目前已實用的主要有以下兩種?！　、俟?mdash;熱—電轉(zhuǎn)換。即利用太陽輻射所產(chǎn)生的熱能發(fā)電。一般是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換為工質(zhì)的蒸汽，然后由蒸汽驅(qū)動氣輪機帶動發(fā)電機發(fā)電。前一過程為光—熱轉(zhuǎn)換，后一過程為熱—電轉(zhuǎn)換?！　、诠?mdash;電轉(zhuǎn)換。其基本原理是利用光生伏打效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，它的基本裝置是太陽能電池?！　。?）光化利用　　這是一種利用太陽輻射能直接分解水制氫的光—化學(xué)轉(zhuǎn)換方式?！　。?）光生物利用　　通過植物的光合作用來實現(xiàn)將太陽能轉(zhuǎn)換成為生物質(zhì)的過程。目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻?！　√柲苄g(shù)語解釋　（中英對照）　　光伏矩陣或發(fā)電板陣 (Array - photovoltaic)　　太陽能發(fā)電板串聯(lián)或并聯(lián)連接在一起形成矩陣.　　阻流二極管 (Blocking Diode)　　用來防止反向電流, 在發(fā)電板陣中, 阻流二極管用來防止電流流向一個或數(shù)個失效或有遮影的發(fā)電板 (或一連串的太陽能發(fā)電板) 上. 在夜間或低電流出的期間, 防止電流從蓄電池流向光伏發(fā)電板矩陣."　　光伏發(fā)電系統(tǒng)平衡 (BOS or Balance of System - photovoltaic)　　光伏發(fā)電系統(tǒng)除發(fā)電板矩陣以外的部分. 例如開關(guān), 控制儀表, 電力溫控設(shè)備, 矩陣的支撐結(jié)構(gòu), 儲電組件等等.　　旁路二極管 (Bypass Diode)　　是與光伏發(fā)電板并聯(lián)的二極管. 用來在光電板被遮影或出故障時提供另外的電流通路.　　光伏發(fā)電板 (電池) (Cell-photovoltaic)　　太陽能發(fā)電板中最小的組件.　　充電顯示器 (表) (Charge Monitor/Meter)　　用以測量電流安培量的裝置, 安培表.　　充電調(diào)節(jié)器 (Charge Regulator)　　"用來控制蓄電池充電速度和/或充電狀態(tài)的裝置, 連接于光伏發(fā)電板矩陣和蓄電池組之間. 它的主要作用是防止蓄電池被光伏發(fā)電板過度充電, 同時監(jiān)控光伏發(fā)電矩陣和/或蓄電池的電壓."　　組件 (Components)　　指用于建立太陽能電源系統(tǒng)所需的其他裝置.　　交直流轉(zhuǎn)換器 (Converter)　　將交流電轉(zhuǎn)換成直流電的裝置.　　晶體狀 (Crystalline)　　具有三維的重復(fù)的原子結(jié)構(gòu).　　直流電 (DC)　　"兩種電流的形態(tài)之一, 常見于使用電池的物件中, 如收音機, 汽車, 手提電腦, 手機等等."　　無序結(jié)構(gòu) (Disordered)　　減小并消除晶格的局限性. 提供新的自由度, 從而可在多維空間中放置其他元素. 使它們以前所未有的方式互相作用. 這種技術(shù)應(yīng)用多種元素以及復(fù)合材料. 它們在位置, 移動及成分上的不規(guī)則可消除結(jié)構(gòu)的局限性, 因而產(chǎn)生新的局部規(guī)則環(huán)境. 而這些新的局部環(huán)境決定了這些材料的物理性質(zhì), 電子性質(zhì)以及化學(xué)性質(zhì). 因此使得合成具有新潁機理的新型材料成為可能.　　電網(wǎng)連接 - 光伏發(fā)電 (Grid-Connected - photovoltaic)　　是一種由光伏發(fā)電板陣向電網(wǎng)提供電力的光伏發(fā)電系統(tǒng). 這些系統(tǒng)可由供電公司或個別樓宇來運作.　　直流交流轉(zhuǎn)換器 (Inverter)　　用來將直流電轉(zhuǎn)換成交流電的裝置.　　千瓦 (Kilowatt)　　1000瓦特, 一個燈泡通常使用40至100瓦特的電力.　　百萬瓦特 (Megawatt)　　1,000,000瓦特　　光伏發(fā)電板 (Module - photovoltaic)　　光伏電池以串聯(lián)方式連在一起組成發(fā)電板.　　奧佛電子 (Ovonic)　　[以S. R. 奧佛辛斯基(聯(lián)合太陽能公司創(chuàng)始人)及電子的組合命名] - 用來描述我們獨有的材料, 產(chǎn)品和技術(shù)的術(shù)語.　　奧佛辛斯基效應(yīng) (Ovshinsky effect)　　一種特別的玻璃狀薄膜在極小電壓的作用下從一種非導(dǎo)體轉(zhuǎn)變成一種半導(dǎo)體的效應(yīng)..　　并聯(lián)連接 (Parallel Connection)　　一種發(fā)電板連接方法. 這種連接法使電壓保持相同, 但電流成倍數(shù)增加　　峰值輸出功能 (Peak Power)　　持續(xù)一段時間(通常是10到30秒)的最大能量輸出.　　光伏 (Photovoltaic - PV)　　光能到電能的直接轉(zhuǎn)換.　　光伏發(fā)電板 (電池) (Photovoltaic Cell)　　經(jīng)過特殊處理可將太陽能輻射轉(zhuǎn)換成電力的半導(dǎo)體材料.　　卷到卷工序 (Roll-to-Roll Process)　　將整卷的基件連續(xù)地轉(zhuǎn)變成整卷的產(chǎn)品的工序.　　串聯(lián)連接 (Series Connection)　　電流不變電壓倍增的連接方式.　　太陽能 (Solar)　　來自太陽的能量.　　太陽能收集器 (Solar Collectors)　　用以捕獲來自太陽的光能或熱能的裝置. 太陽收集器用于太陽能熱水器系統(tǒng)中 (常見于住家), 而光伏能收集器則是用于太陽能電力系統(tǒng).　　太陽能加熱 (Solar Heating)　　利用來自太陽的熱能發(fā)電的技術(shù)或系統(tǒng). 太陽能收集器用于太陽能熱水器系統(tǒng)中(常見于住家), 而光伏能收集器則是用于太陽能電力系統(tǒng)中　　太陽能發(fā)電模塊或太陽能發(fā)電板 (Solar Module or Solar Panel)　　一些由太陽能發(fā)電板單元所組成的太陽能發(fā)電板板塊.　　穩(wěn)定能量轉(zhuǎn)換效率 (Stabilized Energy Conversion Efficiency)　　長期的電力輸出與光能輸入比例.　　系統(tǒng), 平衡系統(tǒng) (Systems; Balance of Systems)　　"太陽能電力系統(tǒng)包括了光伏發(fā)電板矩陣和其它的部件. 這些部件可使這些太陽能發(fā)電板得以應(yīng)用在需要可控直流電或交流電的住家和商業(yè)設(shè)施中. 用于太陽能電力系統(tǒng)的其它部件包括:接線和短路裝置, 充電調(diào)壓器,逆變器, 儀表和接地部件."　　薄膜 (Thin-Film)　　在基片上形成的很薄的材料層.　　伏特 (Volts)　　電動勢能單位. 能促使一安培的電流通過一歐姆的電阻.　　電壓 (Voltage)　　電勢的量.　　電壓表 (Voltage Meter)　　用以測量電壓的裝置.　　瓦特 (Watts)　　用電壓乘以電流的值來衡量的電力度.　　MWp　　MWp的具體解釋:M是兆瓦,1MW是1000KW ,WP是太陽能電池的瓦數(shù),是指在1000W/平方光照下的太陽能電池輸出功率,與實際太陽光照照強度有區(qū)別. [編輯本段] 太陽能的應(yīng)用 長期以來，人們就一直在努力研究利用太陽能。我們地球所接受到的太陽能，只占太陽表面發(fā)出的全部能量的二十億分之一左右，這些能量相當(dāng)于全球所需總能量的3-4萬倍，可謂取之不盡，用之不竭。其次，宇宙空間沒有晝夜和四季之分，也沒有烏云和陰影，輻射能量十分穩(wěn)定。因而發(fā)電系統(tǒng)相對說來比地面簡單，而且在無重量、高真空的宇宙環(huán)境中，對設(shè)備構(gòu)件的強度要求也不太高。再者，太陽能和石油、煤炭等礦物燃料不同，不會導(dǎo)致"溫室效應(yīng)"和全球性氣候變化，也不會造成環(huán)境污染。正因為如此，太陽能的利用受到許多國家的重視，大家正在競相開發(fā)各種光電新技術(shù)和光電新型材料，以擴大太陽能利用的應(yīng)用領(lǐng)域。特別是在近10多年來，在石油可開采量日漸見底和生態(tài)環(huán)境日益惡化這兩大危機的夾擊下，我們越來越企盼著“太陽能時代”的到來。從發(fā)電、取暖、供水到各種各樣的太陽能動力裝置，其應(yīng)用十分廣泛，在某些領(lǐng)域，太陽能的利用已開始進入實用階段?！　?974年至1997年，美日等發(fā)達國家硅半導(dǎo)體光電池發(fā)電成本降低了一個數(shù)量級：從每瓦50美元降到了5美元。此后世界各國專家大都認為，要使太陽能電站與傳統(tǒng)電站（主要是火電站）相比具有經(jīng)濟競爭力，還有一段同樣長的路要走——其成本再降低一個數(shù)量級才行。目前美國等國家建的利用太陽池發(fā)電的項目很多。在死海之畔有一個1979年建的7000平方米的實驗太陽池，為一臺150千瓦發(fā)電機供熱。美國計劃將其鹽湖的8．3％面積（約8000平方千米）建成太陽池，為600兆瓦的發(fā)電機組供熱。今年6月，亞美尼亞無線電物理所的專家宣布，已在該國山地開始建造其“第一個小型實驗樣板”型工業(yè)太陽能電站。該電站使用的渦輪機不是新的，而是使用壽命已屆滿而從直升機上拆下來的渦輪機，裝機容量僅100千瓦，但發(fā)電成本僅0．5美分／千瓦小時，效率高達40％—50％。　　俄羅斯學(xué)者在太陽池研究方面也取得了令人矚目的進展。一家公司將其研制的太陽能噴水式推進器和噴冷式推進器與太陽池工程相結(jié)合，給太陽池附設(shè)冰槽等設(shè)施，設(shè)計出了適用于農(nóng)家的新式太陽池。按這種設(shè)計，一個6到8口人的農(nóng)戶建一個70平方米的太陽池，便可滿足其100平方米住房全年的用電需要。另一家研究機構(gòu)提出了組合式太陽池電站的設(shè)計思想，即利用熱泵、熱管等技術(shù)將太陽能和地?zé)帷⒕邮覐U熱等綜合利用起來，使太陽池發(fā)電的成本大大下降，在北高加索地區(qū)能與火電站競爭，并且一年四季都可用，夏天可用于空調(diào)，冬天可用于采暖?！　τ诘Y源缺乏的國家來說，太陽池還有另一項不可多得的好處：據(jù)專家測算，在近海淺水區(qū)建一個面積2163平方千米、深1.2米的太陽池，可為10吉瓦（1吉瓦=10^9瓦=10億瓦,10吉瓦=10^9×10=10^10瓦=100億瓦）的發(fā)電機組供熱，并可每年產(chǎn)淡水2立方千米。　　由此看來，全人類夢寐以求的太陽能時代實際上已近在眼前，包括到太空去收集太陽能，把它傳輸?shù)降厍?，使之變?yōu)殡娏?，以解決人類面臨的能源危機。隨著科學(xué)技術(shù)的進步，這已不是一個夢想。由美國國家航空和航天局與國家能源部建造的世界上第一座太陽能發(fā)電站，最近將在太空組裝，不久將開始向地面供電?！　≡谖覈?jīng)過多年的發(fā)展，國內(nèi)在集熱器（含太陽能熱水器）已成為太陽能應(yīng)用最為廣泛、產(chǎn)業(yè)化最迅速的產(chǎn)業(yè)之一。目前河北保定國家高新技術(shù)開發(fā)區(qū)正加快建設(shè)我國規(guī)模最大的多晶硅太陽能電池生產(chǎn)基地，該項目集太陽能電池、組件及應(yīng)用系統(tǒng)等為一體，一期工程完成后可達到年產(chǎn)3兆瓦多晶硅太陽能電池的能力，填補了我國在太陽能開發(fā)應(yīng)用方面多項空白，并將大大推動太陽能電池用低鐵玻璃的生產(chǎn)、銷售市場。但從整體上分析，國內(nèi)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)由于起步較晚，尤其是在太陽能電池的開發(fā)、生產(chǎn)上還落后于國際水平，整體上仍處于產(chǎn)量小、應(yīng)用面窄、產(chǎn)品單一、技術(shù)落后的初級階段。經(jīng)粗略統(tǒng)計表明，國內(nèi)目前僅建有5個（單晶硅）太陽能電池生產(chǎn)廠，年產(chǎn)量約有4.5兆瓦（注：1兆瓦（MW）為1000千瓦），工廠設(shè)施仍停留在已有引進的生產(chǎn)線上。而國外不少企業(yè)已把眼光瞄準更為先進的薄膜晶體太陽能電池的開發(fā)與生產(chǎn)上。這種新一代的先進的薄膜晶體太陽能電池其轉(zhuǎn)換效率可高達18.3％，比目前平均轉(zhuǎn)換效率提高了3個百分點。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，我國太陽能電池平均轉(zhuǎn)換效率不高，其主要原因是專用材料國產(chǎn)化程度低，如封裝玻璃就完全依賴進口，低鐵含量的高透過率基板玻璃市場仍不能滿足需求，科研成果還沒有迅速及完全轉(zhuǎn)化為產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。

  回答者:莊嘉澤 2013-11-8 相關(guān)問答:
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