關(guān)于太陽能方面的知識

太陽能是由內(nèi)部氫原子發(fā)生氫氦聚變釋放出巨大核能而產(chǎn)生的能，來自太陽的輻射能量。

人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。植物通過光合作用釋放氧氣、吸收二氧化碳，并把太陽能轉(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)年代演變形成的一次能源。地球本身蘊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。

與原子核反應(yīng)有關(guān)的能源正是核能。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。

技術(shù)原理

太陽能的利用目前還不是很普及，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。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1,369w/㎡。地球赤道周長為40,076千米，從而可計算出，地球獲得的能量可達(dá)173,000TW。在海平面上的標(biāo)準(zhǔn)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102,000TW 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  清立太陽能工程圖在整個綜合能源體系中的作用受到一定的限制。盡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(dá)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，每秒照射到地球的能量則為499,400,00,000焦。地球上的風(fēng)能、水能、海洋溫差能、波浪能和生物質(zhì)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(yuǎn)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。

太陽能既是一次能源，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。

建設(shè)太空太陽能發(fā)電站的設(shè)想早在1968年就有人提出，但直到最近人類才開始真正將之付諸行動。日本可謂此項目的先驅(qū)者之一，該項目預(yù)計耗資210億美金，發(fā)電量能達(dá)到十億瓦特，能供29.4萬個家庭使用。在太空建太陽能發(fā)電站，無論氣候如何，均可利用太陽能發(fā)電，這與在地球上建立太陽能發(fā)電站的情況不同。

分類：

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，  太陽能利用由幾乎全部以半導(dǎo)體物料（例如硅）制成的固體光伏電池組成。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以及計算機提供能源，較復(fù)雜的光伏系統(tǒng)可為房屋提供照明以及交通信號燈和監(jiān)控系統(tǒng)，并入電網(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)生更多電能。天臺及建筑物表面均可使用光伏板組件，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)。

據(jù)調(diào)研顯示由于產(chǎn)能過剩導(dǎo)致全球5大制造商利潤縮水，2012年光伏組件安裝量將有所減少，這是10余年來首次出現(xiàn)下降。據(jù)彭博6位分析師的平均預(yù)測全球家庭與商業(yè)機構(gòu)將安裝24.8GW的光伏組件。這相當(dāng)于約20座核反應(yīng)堆的發(fā)電量，但與新增27.7GW的光伏裝機量相比下降10%。據(jù)彭博新能源財經(jīng)估計，自1999年以來年均安裝量已增長61%。

太陽能(6張)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(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。海上太陽能項目新型船舶由它們反射的陽光都自動聚集到甲板中心的中央，加熱鍋爐里的水,產(chǎn)生高溫高壓蒸汽，推動發(fā)動機，從而產(chǎn)生電力。

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，便于采集，且無須開采和運輸。

（2）無害：開發(fā)利用太陽能不會污染環(huán)境，它是最清潔能源之一，在環(huán)境污染越來越嚴(yán)重的今天，這一點是極其寶貴的。

（3）巨大：每年到達(dá)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)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。

（1）分散性：到達(dá)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1,000W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(dá)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：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。

開發(fā)途徑：

太陽能是太陽內(nèi)部連續(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1367kw/㎡。地球赤道 的周長為40000km，從而可計算出，地球獲得的能量可達(dá)173000TW。在海平面上的標(biāo)準(zhǔn)峰值強度為1kw/m2，地球表面某一點24小時的年平均輻射強度為0.20kw/m2 ，相當(dāng)于有102000TW的能量。

它的基本原理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。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、陶瓷太陽能集熱器和聚焦集熱器（槽式、碟式和塔式）等4種。通常根據(jù)所能達(dá)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、太陽能采暖（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。

清立新能源未來太陽能的大規(guī)模利用是用來發(fā)電。利用太陽能發(fā)電的方式有多種。已實用的主要有以下兩種。

1、光—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。這種方式簡單易行，成本低廉回報大，適合在中國大面積推廣。

2、光—電轉(zhuǎn)換。其基本原理是利用光生伏特效應(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。可惜這種發(fā)電方式效率只有10%，其成本大于壽命，沒有任何經(jīng)濟價值。在制造太陽能電池的過程中，往往會產(chǎn)生二次污染。

太陽能電池

【材料要求】耐紫外光線的輻射，透光率不下降。鋼化玻璃作成的組件可以承受直徑25毫米的冰球以23米/秒的速度撞擊。

【裝用的EVA膠膜固化后的性能要求】透光率大于90%；交聯(lián)度大于65-85%；剝離強度（N/cm），玻璃/膠膜大于30；TPT/膠膜大于15；耐溫性：高溫85℃、低溫－40℃；太陽電池的背面，耐老化、耐腐蝕、耐紫外線輻射、不透氣等。

【用途】太陽能發(fā)電廣泛用于太陽能路燈、太陽能殺蟲燈、太陽能便攜式系統(tǒng)，太陽能移動電源，太陽能應(yīng)用產(chǎn)品，通訊電源，太陽能燈具，太陽能建筑等領(lǐng)域。

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。它包括光合作用、光電化學(xué)作用、光敏化學(xué)作用及光分解反應(yīng)。

光化轉(zhuǎn)換就是因吸收光輻射導(dǎo)致化學(xué)反應(yīng)而轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的過程。其基本形式有植物的光合作用和利用物質(zhì)化學(xué)變化貯存太陽能的光化反應(yīng)。

植物靠葉綠素把光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，實現(xiàn)自身的生長與繁衍，若能揭示光化轉(zhuǎn)換的奧秘，便可實現(xiàn)人造葉綠素發(fā)電。太陽能光化轉(zhuǎn)換正在積極探索、研究中。

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。巨型海藻。