人類對太陽能的利用

【專家解說】：人類對太陽能的利用有著悠久的歷史。我國早在兩千多年前的戰(zhàn)國時期就知道利用鋼制四面鏡聚焦太陽光來點火；利用太陽能來干燥農(nóng)副產(chǎn)品。發(fā)展到現(xiàn)代，太陽能的利用已日益廣泛，它包括太陽能的光熱利用，太陽能的光電利用和太陽能的光化學利用等。 還在遠古時期，人們對太陽就很崇拜，因為它能向地球源源不斷地輸送豐富的、潔凈的、免費的能量。單是地球兩天內(nèi)從太陽接受的能量就比所有已知的化石燃料礦藏所貯存的能量還多。 人類生活離不開能源?，F(xiàn)在世界能源的消耗每年增長5％以上，而且目前使用的能源 97％來自藏量有限的礦藏。為了擺脫能源緊張的困境，人們早就嘗試看用種種方法向太陽索取更多的能量。 目前人們利用太陽能的方式有以下幾種： (1)發(fā)展太陽能光電池 一種典型的太陽能電池是單晶硅太陽能電池。1954年最先出現(xiàn)的這種太陽能電池，能把接受到的太陽能的6％轉換成電能，接近蒸汽機的效率。目前的轉換效率已達18％。單晶硅太陽能電池的性能穩(wěn)定，轉換效率高，體積小，重量輕，很適合作太空航天器上的電源。目前，美國發(fā)射的近千顆衛(wèi)星中，有95％都采用單晶硅太陽能電池作為能源。可是單晶硅太陽能電池制作成本高，價格昂貴，很難普及。1975年以后，無定型半導體材料發(fā)展起來，它有希望成為比單晶硅更理想的太陽能電池材料。如美國能量轉換公司制成了一種硅－氟－氫無定形合金半導體，用這種材料做成太陽能電池，既有單晶硅電池工作性能穩(wěn)定、轉換效率高的優(yōu)點，又有無定形硅成本低的長處。它們轉換效率最高可以達到25％。因它發(fā)出的電價格便宜，和火力發(fā)電價格不相上下，為太陽能電池的地面應用展示了光明的前景。 (2)建立太陽能聚光器 利用幾千塊平面鏡能把太陽光反射到巨大的聚焦鏡上，再將光聚焦到太陽灶的工作區(qū)域，利用焦點處產(chǎn)生的高溫來發(fā)電和作其他用途。我國西藏拉薩市有“日光城”之稱，根據(jù)這個原理，在許多賓館、機關單位屋頂上都有這種小型“太陽灶”。一個小型“太陽灶”便能基本保證家庭或賓館的供熱需求。這種方法在日光充足的地方可用。在日光照射不穩(wěn)定的地方實用價值不高。 (3)發(fā)展收集太陽能的儲能材料 科學家們發(fā)現(xiàn)，某些化學物質受日光的照射后能吸收光能而暫時改變化合物本身化學結構，在一定條件下，它又能放出熱量而回復到原來的結構。這種儲能材料的發(fā)現(xiàn)比在屋頂安裝集熱器，用加熱水的方法采取暖更先進得多了。只是目前儲能材料的儲能指標還不高，所以還不能大規(guī)模推廣應用。據(jù)有關材料介紹，美國計劃2000年左右，在距離地面36000公里的同步衛(wèi)星軌道上，建立太陽能電站。這個空間太陽能電站，由140億個太陽能電池在太空組成一個面積為64平方公里的列陣，在那里把太陽能轉變成直流電能，然后轉換成微波電能，經(jīng)過微波天線匯聚成微波來發(fā)射給地面站。地面站把微波整流成直流電，最后通過高壓直輸電網(wǎng)或再變換成交流電供用戶使用。 目前美國研制的這種空間電站功率為10千兆瓦，相當于10座100萬千瓦的水電站。45個這樣的電站，就可滿足全美國的電力需要。 隨著電力工廠使用的礦物燃料日益短缺緊張和由它造成的環(huán)境污染日益加劇，在滿足未來能源無限需要方面，人類對太陽能寄予了極大的希望。我們相信，智慧的人類一定會創(chuàng)造出美好的未來，未來世界的能源將在很大程度上依賴于太陽能。