太陽能利用技術(shù)(第一篇)

1、An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院太陽能利用技術(shù)太陽能利用技術(shù)授課教師：曹佰來授課教師：曹佰來An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院 要求學(xué)生記好筆記、理解每節(jié)課所講述的內(nèi)容 按時(shí)完成作業(yè) 上課不得遲到、早退、玩手機(jī)等 如果達(dá)不到上述要求，則會受到不允許參加考試、得不到加分等處罰課程要求課程要求An Hui University of ArchitectureAn Hui

2、University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院 課程成績的評定課程成績的評定項(xiàng)目名稱項(xiàng)目名稱分?jǐn)?shù)分?jǐn)?shù)態(tài) 度15%（二次以下的缺課）上課表現(xiàn)15%作 業(yè)10%期末考試60An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院 考試形式考試形式形式形式分值分值備備 注注論文論文4040完成一篇應(yīng)用性論文完成一篇應(yīng)用性論文測試測試6060課堂測試課堂測試An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安

3、徽建筑工業(yè)學(xué)院 課程的目的課程的目的 培養(yǎng)學(xué)生對能源重要性的認(rèn)識，了解不可再生能源的儲存量及開采狀況和可再生能源的發(fā)展?fàn)顩r； 了解各種太陽能利用技術(shù)基本知識；（知識） 了解各種太陽能利用技術(shù)原理及實(shí)際應(yīng)用；（技能） 熟悉太陽能電池的制造工藝的原理、特點(diǎn)、及發(fā)展趨勢 了解目前太陽能產(chǎn)業(yè)市場現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢；（其它）An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院第一章、太陽能的基本知識 太陽的基本結(jié)構(gòu)太陽的基本結(jié)構(gòu) 太陽是一個(gè)由熾熱氣體構(gòu)成的球體，主太陽是一個(gè)由熾熱氣體構(gòu)成的球體，主要組成是氫和

4、氦，其中氫占要組成是氫和氦，其中氫占80%，氦占，氦占19%。 。 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院太陽能來源太陽能來源 太陽能是指太陽內(nèi)部進(jìn)行著由氫聚變成氦的太陽能是指太陽內(nèi)部進(jìn)行著由氫聚變成氦的原子核反應(yīng)，不停地釋放出巨大的能量，不斷地原子核反應(yīng)，不停地釋放出巨大的能量，不斷地向宇宙空間輻射能量。向宇宙空間輻射能量。 太陽內(nèi)部的這種核聚變反應(yīng)可以維持很長時(shí)太陽內(nèi)部的這種核聚變反應(yīng)可以維持很長時(shí)間，據(jù)估計(jì)約有幾十億至幾百億年，相對于人類間，據(jù)估計(jì)約有幾十億至幾百億年，相對于人類

5、的有限生存時(shí)間而言，太陽能可以說是取之不盡，的有限生存時(shí)間而言，太陽能可以說是取之不盡，用之不竭的。用之不竭的。 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院太陽常數(shù)太陽常數(shù) 太陽常數(shù)指在太陽地球間平均距離外，在地太陽常數(shù)指在太陽地球間平均距離外，在地球大氣層以上垂直于太陽光線的平面上，單位面球大氣層以上垂直于太陽光線的平面上，單位面積，單位時(shí)間內(nèi)的太陽輻射能的數(shù)值，該數(shù)值是積，單位時(shí)間內(nèi)的太陽輻射能的數(shù)值，該數(shù)值是個(gè)常數(shù)，一般取個(gè)常數(shù)，一般取1367瓦瓦/平方米。（平方米。（4920千焦千

6、焦/平平方米方米.時(shí)）。時(shí)）。 由于通過地球外大氣層吸收反射，太陽光到由于通過地球外大氣層吸收反射，太陽光到達(dá)地面的輻射強(qiáng)度大大降低達(dá)地面的輻射強(qiáng)度大大降低An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院太陽輻射能和到達(dá)地球的太陽能太陽輻射能和到達(dá)地球的太陽能 整個(gè)太陽每秒鐘釋放出來的能量是無比巨大的，高達(dá)3.82610的33次方爾格或37.310的6次方兆焦，相當(dāng)于每秒鐘燃燒1.28億噸標(biāo)準(zhǔn)煤所放出的能量。 太陽輻射到達(dá)地球陸地表面的能量，大約為17萬億千瓦，僅占到達(dá)地球大氣外層表面總輻射量的

7、10%。即使這樣，它也相當(dāng)目前全世界一年內(nèi)能源總消耗量的3.5萬倍。 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院我國的太陽能資源 我國太陽能資源十分豐富，全國有2/3以上的地區(qū)，年輻照總量大于502萬千焦/平方米，年日照時(shí)數(shù)在2000小時(shí)以上。 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院太陽能的特點(diǎn)太陽能的特點(diǎn) 太陽能是最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風(fēng)能、潮汐能、水能等都來自太陽能。 地

8、球軌道上的平均太陽輻射強(qiáng)度為1367kw/平方米。地球赤道的周長為40000km，從而可計(jì)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(qiáng)度為1kw/平方米，地球表面某一點(diǎn)24h的年平均輻射強(qiáng)度為0.20kw/平方米，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)于現(xiàn)在人類所利用的能源的一萬多倍。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院太陽能的優(yōu)點(diǎn)：太陽能的優(yōu)點(diǎn)： 第一，太陽能是人類

9、可以利用的最豐富的能源，總量很大，據(jù)估計(jì)，在過去漫長的11億年中，太陽消耗了它本身能量的2%，可以說是取之不盡，用之不竭。我國陸地表面每年接受的太陽能就相當(dāng)于1700億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 第二，地球上，無論何處都有太陽能，可以就地開發(fā)利用，不存在運(yùn)輸問題，尤其對交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)更具有利用的價(jià)值。 第三，太陽能是一種潔凈的能源，在開發(fā)和利用時(shí)，不會產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣，也沒有噪音，更不會影響生態(tài)平衡。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院太陽能的缺點(diǎn)：太陽能的缺點(diǎn)： 第一、太陽能

10、十分分散，能流密度較低，到達(dá)地面的太陽能每平方米只有1000瓦左右。往往需要相當(dāng)大的采光集熱面才能滿足使用要求，從而使裝置地面積大，用料多，成本增加。 第二、大氣影響較大，給使用帶來不少困難。 第三、太陽能具有不穩(wěn)定性：地面上太陽能還受季節(jié)、晝夜、氣候等影響，時(shí)陰時(shí)晴，時(shí)強(qiáng)時(shí)弱。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院太陽能的利用太陽能的利用 太陽能開發(fā)利用是當(dāng)今國際上一大熱點(diǎn)，經(jīng)過最近20多年的努力，太陽能技術(shù)有了長足進(jìn)步，太陽能利用領(lǐng)域已由生活熱水，建筑采暖等擴(kuò)展到太陽能發(fā)電，工農(nóng)業(yè)

11、生產(chǎn)許多部門，人們已經(jīng)強(qiáng)烈意識到，一個(gè)廣泛利用太陽能和可再生能源的新時(shí)代太陽能時(shí)代即將來到。 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院 根據(jù)太陽能的特點(diǎn)，太陽能的利用首先必須解決以下四個(gè)基本技術(shù)問題，才能有效地加以利用。 1、太陽能采集 2、太陽能轉(zhuǎn)換 3、太陽能貯存 4、太陽能輸運(yùn) An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院太陽能利用的技術(shù)領(lǐng)域太陽能利用的技術(shù)領(lǐng)域 人類直接利用太陽

12、能有三大技術(shù)領(lǐng)域，即： 光電轉(zhuǎn)換：晶體硅太陽能電池、薄膜太陽能電池等。 光熱轉(zhuǎn)換：熱水器、開水器、干燥器，采暖和制冷，溫室與太陽房，太陽灶和高溫爐，海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽能醫(yī)療器具等。 光化學(xué)轉(zhuǎn)換：植物光合作用。 儲能技術(shù)：海潮。 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院第二章、光伏發(fā)電第二章、光伏發(fā)電 太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏打效應(yīng)”，因此太陽能電池又稱為“光伏電池”， An Hui

13、University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院教你制作染料敏化太陽電池教你制作染料敏化太陽電池An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院Lets go!Lets go!Lets go!Lets go! 染料敏化太陽電池作為新型的綠色能源，您一定非常感興趣吧？

14、那么你是不是想自己動(dòng)手制作一塊自己的太陽能池呢？其實(shí)，做電池并不難，那就我們一起制作電池吧！An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院第一步：二氧化鈦膜的制備 第二步：利用天然染料把二氧化鈦膜著色第三步：制作反電極第四步：組裝電池 第五步：注入電解質(zhì)染料敏化太陽電池的制作主要分為五個(gè)步驟：染料敏化太陽電池的制作主要分為五個(gè)步驟：An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院第一步：二氧化鈦

15、膜的制備第一步：二氧化鈦膜的制備 二氧化鈦的制備有兩種方法： 一種方法是：稱取適量二氧化鈦粉(Degussa P25) 放入研缽中，一邊研磨，一邊逐漸加入硝酸或乙酸(pH 值為3-4) ，研磨均勻。 另一種方法是：取適量二氧化鈦粉，加入乙酰丙酮水溶液，然后邊研磨邊逐漸加入水使之研磨均勻。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院二二氧氧化化鈦鈦漿漿料料制制備備An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture

16、安徽建筑工業(yè)學(xué)院 取一定面積的導(dǎo)電玻璃，用萬用表來檢測判斷其導(dǎo)電面。用透明膠帶蓋住電極的四邊，其中3邊約蓋住1-2mm寬，而第四邊約蓋4-5mm寬。 膠帶的大部分與桌面相粘，有利于保護(hù)玻璃不動(dòng)，這樣形成一個(gè)約40-50m 深的溝，用于涂敷二氧化鈦。在上面幾滴TiO2溶液，然后用玻璃棒徐徐地滾動(dòng)，使其涂敷均勻。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院二二氧氧化化鈦鈦涂涂敷敷An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Archi

17、tecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院 待二氧化鈦薄膜自然涼干后，再撕去膠帶，放入爐中，在450下保溫半小時(shí)?？蛇x用電熱槍或管式爐，也可用酒精燈或天然氣燈在有支撐下加熱10min。然后讓其自然冷卻至室溫，儲存?zhèn)溆谩?燒結(jié)后得到二氧化鈦膜。其類似于類囊體膜，呈多孔狀，多孔膜有利于吸收太陽光和收集電子。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院用用酒酒精精燈燈烤烤干干An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽

18、建筑工業(yè)學(xué)院第二步：利用天然染料把二氧化鈦膜著色第二步：利用天然染料把二氧化鈦膜著色 在新鮮的或冰凍的黑莓、山莓和石榴籽上滴3-4滴水，再進(jìn)行擠壓、過濾，即可得到我們所需要的初始染料溶液；也可以把TiO2 膜直接放在已滴過水并擠壓過的漿果上，或在室溫下把TiO2膜浸泡在紅茶(木槿屬植物) 溶液中。有些水果和葉子也可以用于著色。如果著色后的電極不立即用，必須把它存放在丙酮和脫植基的葉綠素混合溶液中。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院二二氧氧化化鈦鈦薄薄膜膜著著色色An Hui Uni

19、versity of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院第三步：制作反電極第三步：制作反電極 電池既需要光陽極，又要一個(gè)對電極才能工作。對電極又叫反電極。 取與正電極相同大小的導(dǎo)電玻璃，利用萬用表判斷玻璃的導(dǎo)電面（利用手指也可以作出判斷，導(dǎo)電面較為粗糙）。把非導(dǎo)電面標(biāo)上+，然后石墨棒或軟鉛筆在整個(gè)反電極的導(dǎo)電面上涂上一層碳膜。這層碳膜主要對I-和I3-起催化劑的作用。整個(gè)面無需掩蓋和貼膠帶。因而整個(gè)面都可以涂上一層催化劑?？梢酝ㄟ^把碳膜在450下燒結(jié)幾分鐘來延長電極的使用壽命。電極必須用乙醇清洗，并烘干。也可以利用化學(xué)方法沉積一層通明的、致密的鉑層來代替碳層作為反電極。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學(xué)院反反電電極極制制備備An Hui