太陽能的轉(zhuǎn)換及其特點(diǎn)是什么

熱心網(wǎng)友：太陽能是一種輻射能，具有即時(shí)性，必須即時(shí)轉(zhuǎn)換成其它形式能量才能利用和貯存。將太陽能轉(zhuǎn)換成不同形式的能量需要不同的能量轉(zhuǎn)換器，集熱器通過吸收面可以將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，利用光伏效應(yīng)太陽電池可以將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，通過光合作用植物可以將太陽能轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)能，等等。原則上，太陽能可以直接或間接轉(zhuǎn)換成任何形式的能量，但轉(zhuǎn)換次數(shù)越多，最終太陽能轉(zhuǎn)換的效率便越低。太陽能-熱能轉(zhuǎn)換 黑色吸收面吸收太陽輻射，可以將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，其吸收性能好，但輻射熱損失大，所以黑色吸收面不是理想的太陽能吸收面。選擇性吸收面具有高的太陽吸收比和低的發(fā)射比，吸收太陽輻射的性能好，且輻射熱損失小，是比較理想的太陽能吸收面。這種吸收面由選擇性吸收材料制成，簡稱為選擇性涂層。它是在本世紀(jì)40年代提出的，1955年達(dá)到實(shí)用要求，70年代以后研制成許多新型選擇性涂層并進(jìn)行批量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用，目前已研制成上百種選擇性涂層。我國自70年代開始研制選擇性涂層，取得了許多成果，并在太陽集熱器上廣泛使用，效果十分顯著。 太陽能-電能轉(zhuǎn)換 電能是一種高品位能量，利用、傳輸和分配都比較方便。將太陽能轉(zhuǎn)換為電能是大規(guī)模利用太陽能的重要技術(shù)基礎(chǔ)，世界各國都十分重視，其轉(zhuǎn)換途徑很多，有光電直接轉(zhuǎn)換，有光熱電間接轉(zhuǎn)換等。這里重點(diǎn)介紹光電直接轉(zhuǎn)換器件--太陽電池。世界上，1941年出現(xiàn)有關(guān)硅太陽電池報(bào)道，1954年研制成效率達(dá)6％的單晶硅太陽電池，1958年太陽電池應(yīng)用于衛(wèi)星供電。在70年代以前，由于太陽電池效率低，售價(jià)昂貴，主要應(yīng)用在空間。70年代以后，對(duì)太陽電池材料、結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行了廣泛研究，在提高效率和降低成本方面取得較大進(jìn)展，地面應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大，但從大規(guī)模利用太陽能而言，與常規(guī)發(fā)電相比，成本仍然大高。 目前，世界上太陽電他的實(shí)驗(yàn)室效率最高水平為：單晶硅電池24％（4cm2），多晶硅電池18.6％（4cm2）， InGaP／GaAs雙結(jié)電池30．28％（AM1），非晶硅電池14．5％（初始）、12．8（穩(wěn)定），碲化鎘電池15．8％，硅帶電池14．6％，二氧化鈦有機(jī)納米電池10．96％。 我國于1958年開始太陽電池的研究，40多年來取得不少成果。目前，我國太陽電他的實(shí)驗(yàn)室效率最高水平為：單晶硅電池20．4％（2cm×2cm），多晶硅電池14．5％（2cm×2cm）、12％（10cm×10cm），GaAs電池 20．1％（lcm×cm），GaAs／Ge電池19．5％（AM0），CulnSe電池9％（lcm×1cm），多晶硅薄膜電池13．6％ （lcm×1cm，非活性硅襯底），非晶硅電池8．6％（10cm×10cm）、7．9％（20cm×20cm）、6．2％（30cm×30cm）， 二氧化鈦納米有機(jī)電池10％（1cm×1cm）。 太陽能-氫能轉(zhuǎn)換 氫能是一種高品位能源。太陽能可以通過分解水或其它途徑轉(zhuǎn)換成氫能，即太陽能制氫，其主要方法如下： 1、太陽能電解水制氫。電解水制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法，效率較高（75％-85％），但耗電大，用常規(guī)電制氫，從能量利用而言得不償失。所以，只有當(dāng)太陽能發(fā)電的成本大幅度下降后，才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模電解水制氫。 2、太陽能熱分解水制氫。將水或水蒸汽加熱到3000K以上，水中的氫和氧便能分解。這種方法制氫效率高，但需要高倍聚光器才能獲得如此高的溫度，一般不采用這種方法制氫。 太陽能-生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換 通過植物的光合作用，太陽能把二氧化碳和水合成有機(jī)物（生物質(zhì)能）并放出氧氣。光合作用是地球上最大規(guī)模轉(zhuǎn)換太陽能的過程，現(xiàn)代人類所用燃料是遠(yuǎn)古和當(dāng)今光合作用固定的太陽能，目前，光合作用機(jī)理尚不完全清楚，能量轉(zhuǎn)換效率一般只有百分之幾，今后對(duì)其機(jī)理的研究具有重大的理論意義和實(shí)際意義。 太陽能-機(jī)械能轉(zhuǎn)換 20世紀(jì)初，俄國物理學(xué)家實(shí)驗(yàn)證明光具有壓力。20年代，前蘇聯(lián)物理學(xué)家提出，利用在宇宙空間中巨大的太陽帆，在陽光的壓力作用下可推動(dòng)宇宙飛船前進(jìn)，將太陽能直接轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。科學(xué)家估計(jì)，在未來10～20年內(nèi)，太陽帆設(shè)想可以實(shí)現(xiàn)。通常，太陽能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，需要通過中間過程進(jìn)行間接轉(zhuǎn)換。太陽能是一種把太陽光轉(zhuǎn)換成電能的綠色可再生能源。與其它常規(guī)能源相比，具有以下幾個(gè)特點(diǎn)： 一、太陽能取之不盡，用之不竭。據(jù)估算，一年之中投射到地球的太陽能，其能量相當(dāng)于137萬億噸標(biāo)準(zhǔn)煤所產(chǎn)生的熱量，大約為目前全球一年內(nèi)利用各種能源所產(chǎn)生能量的兩萬倍。 二、太陽能在轉(zhuǎn)換過程中不會(huì)產(chǎn)生危及環(huán)境的污染。 三、太陽能資源遍及全球，可以分散地、區(qū)域性地開采。我國約有2/3的地區(qū)可以較好利用太陽能資源。 四、光伏發(fā)電是間歇性的，有陽光時(shí)才發(fā)電，且發(fā)電量與陽光的強(qiáng)弱成正比關(guān)系。 五、光伏發(fā)電是靜態(tài)運(yùn)行，沒有運(yùn)動(dòng)部件，壽命長，無需或極少需要維護(hù)。 六、光伏系統(tǒng)模塊化，可以安裝在靠近電力消耗的地方，在遠(yuǎn)離電網(wǎng)的地區(qū)，可以降低輸電和配電成本，增加供電設(shè)施的可靠性。