精選太陽(yáng)能學(xué)習(xí)資料

1、精選太陽(yáng)能學(xué)習(xí)資料太陽(yáng)能學(xué)習(xí)資料！YY版一、根本知識(shí)1 000 納米(nm) = 1 微米(m) 1 000 微米(m) = 1 毫米(mm)1 000毫米(mm) = 1 米 m 太陽(yáng)能電池是一種能將光能直接轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件，其結(jié)構(gòu)如下列圖。它實(shí)質(zhì)上是一個(gè)大面積的半導(dǎo)體PN結(jié)。硅光電池的基體材料為一薄片P型單晶硅，其厚度在0.44mm以柵狀電極下，在它的外表上利用熱擴(kuò)散法生成一層N型受光層，基體和受光層的交接處形成PN結(jié)。在N型受光層上制作有柵狀負(fù)電極，另外在受光面上還均勻覆蓋有抗反射膜，它是一層很薄的天藍(lán)色一氧化硅膜，可以使電池對(duì)有效人射光的吸收率到達(dá)90%以上，并使硅光電池的短路電

2、流增加25%-30%。 硅光電池的工作原理是光生伏特效應(yīng)。當(dāng)光照射在硅光電池的PN結(jié)區(qū)時(shí)，會(huì)在半導(dǎo)體中激發(fā)出光生電子一空穴對(duì)。PN結(jié)兩邊的光生電子一空穴對(duì)，在內(nèi)電場(chǎng)的作用下，屬于多數(shù)載流子的不能穿越阻擋層，而少數(shù)載流子卻能穿越阻擋層。結(jié)果，P區(qū)的光生電子進(jìn)入N區(qū)，N區(qū)的光生空穴進(jìn)入p區(qū)，使每個(gè)區(qū)中的光生電子一空穴對(duì)分割開(kāi)來(lái)。光生電子在N區(qū)的集結(jié)使N區(qū)帶負(fù)電，光生電子在p區(qū)的集結(jié)使P區(qū)帶正電。P區(qū)和N區(qū)之間產(chǎn)生光生電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)硅光電池接人負(fù)載后，光電流從P區(qū)經(jīng)負(fù)載流至NE，負(fù)載中即得到功率輸出。 晶體硅太陽(yáng)電池工作原理及示意圖太陽(yáng)輻射能光子轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程，叫“光生伏打效應(yīng)，人們把能產(chǎn)生“光生伏打

3、效應(yīng)的器件稱為“光伏器件；因?yàn)榘雽?dǎo)體P-N結(jié)器件在陽(yáng)光下的光電轉(zhuǎn)換效率最高，所以通常把這類光伏器件稱為“太陽(yáng)電池。晶體硅太陽(yáng)電池是指：?jiǎn)尉Ч杵瑸榛w的單晶硅太陽(yáng)電池與多晶硅晶片為基體的多晶硅太陽(yáng)電池的總稱。 font=宋體size=10.5pt 晶體硅太陽(yáng)電池是具有P-N結(jié)結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件。太陽(yáng)電池吸收太陽(yáng)光能后，激發(fā)產(chǎn)生電子、空穴對(duì)，電子、空穴對(duì)被半導(dǎo)體內(nèi)部P-N結(jié)自建電場(chǎng)分開(kāi)，電子流入n區(qū)，空穴流入p區(qū)，形成光生電場(chǎng)。將晶體硅太陽(yáng)電池的正、負(fù)電極與外接電路連接，外接電路中就有光font=宋體size=10.5pt生電流流過(guò)。 制造太陽(yáng)電池的半導(dǎo)體材料的有十幾種，因此太陽(yáng)電池的種類也很多；目

4、前技術(shù)最成熟，并最具有商業(yè)價(jià)值的太陽(yáng)電池要算晶體硅太陽(yáng)電池，即單晶硅太陽(yáng)電池和多晶硅太陽(yáng)電池的統(tǒng)稱，商品化太陽(yáng)電池市場(chǎng)80%是晶體硅太陽(yáng)電池。 太陽(yáng)電池發(fā)電直接利用取之不竭、無(wú)處不有的太陽(yáng)能，不消耗工質(zhì)、不排放廢物、無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)、無(wú)噪聲，是一種理想的清潔平安新能源。使用上具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易安裝、建設(shè)周期短，維護(hù)簡(jiǎn)便甚至免維護(hù)，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。 通常將多個(gè)太陽(yáng)電池片串、并聯(lián)成一定電性能的太陽(yáng)電池串，封裝成具有機(jī)械強(qiáng)度的太陽(yáng)電池組件。太陽(yáng)電池方陣是太陽(yáng)電池的組合體，將多個(gè)組件固定在支架上，用導(dǎo)線連在一起，產(chǎn)生系統(tǒng)所需的電壓和電流。太陽(yáng)能光伏 光伏板組件是一種暴露在陽(yáng)光下便會(huì)產(chǎn)生直流電的發(fā)電裝置，由幾乎全

5、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(méi)有活動(dòng)的局部，故可以長(zhǎng)時(shí)間操作而不會(huì)導(dǎo)致任何損耗。簡(jiǎn)單的光伏電池可為手表及計(jì)算機(jī)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(tái)及建筑物外表均會(huì)使用光伏板組件，甚至被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一局部，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)。 太陽(yáng)熱能 現(xiàn)代的太陽(yáng)熱能科技將陽(yáng)光聚合，并運(yùn)用其能量產(chǎn)生熱水、蒸氣和電力。除了運(yùn)用適當(dāng)?shù)目萍紒?lái)收集太陽(yáng)能外，建筑物亦可利用太陽(yáng)的光和熱能，方法是在設(shè)計(jì)時(shí)參加適宜的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽(yáng)

6、熱力的建筑材料。 【利用太陽(yáng)能的歷史】據(jù)記載，人類利用太陽(yáng)能已有3000多年的歷史。將太陽(yáng)能作為一種能源和動(dòng)力加以利用，只有300多年的歷史。真正將太陽(yáng)能作為“近期急需的補(bǔ)充能源，“未來(lái)能源結(jié)構(gòu)的根底，那么是近來(lái)的事。20世紀(jì)70年代以來(lái)，太陽(yáng)能科技突飛猛進(jìn)，太陽(yáng)能利用日新月異。近代太陽(yáng)能利用歷史可以從1615年法國(guó)工程師所羅門德考克斯在世界上創(chuàng)造第一臺(tái)太陽(yáng)能驅(qū)動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)算起。該創(chuàng)造是一臺(tái)利用太陽(yáng)能加熱空氣使其膨脹做功而抽水的機(jī)器。在1615年1900年之間，世界上又研制成多臺(tái)太陽(yáng)能動(dòng)力裝置和一些其它太陽(yáng)能裝置。這些動(dòng)力裝置幾乎全部采用聚光方式采集陽(yáng)光，發(fā)動(dòng)機(jī)功率不大，工質(zhì)主要是水蒸汽，價(jià)格昂

7、貴，實(shí)用價(jià)值不大，大局部為太陽(yáng)能愛(ài)好者個(gè)人研究制造。20世紀(jì)的100年間，太陽(yáng)能科技開(kāi)展歷史大體可分為七個(gè)階段。 第一階段(19001920年)在這一階段，世界上太陽(yáng)能研究的重點(diǎn)仍是太陽(yáng)能動(dòng)力裝置，但采用的聚光方式多樣化，且開(kāi)始采用平板集熱器和低沸點(diǎn)工質(zhì)，裝置逐漸擴(kuò)大，最大輸出功率達(dá)73.64kW，實(shí)用目的比擬明確，造價(jià)仍然很高。建造的典型裝置有：1901年，在美國(guó)加州建成一臺(tái)太陽(yáng)能抽水裝置，采用截頭圓錐聚光器，功率：7.36kW；1902 1908年，在美國(guó)建造了五套雙循環(huán)太陽(yáng)能發(fā)動(dòng)機(jī)，采用平板集熱器和低沸點(diǎn)工質(zhì)；1913年，在埃及開(kāi)羅以南建成一臺(tái)由5個(gè)拋物槽鏡組成的太陽(yáng)能水泵，每個(gè)長(zhǎng)62.

8、5m，寬4m，總采光面積達(dá)1250m2。 第二階段19201945年在這20多年中，太陽(yáng)能研究工作處于低潮，參加研究工作的人數(shù)和研究工程大為減少，其原因與礦物燃料的大量開(kāi)發(fā)利用和發(fā)生第二次世界大戰(zhàn)19351945年有關(guān)，而太陽(yáng)能又不能解決當(dāng)時(shí)對(duì)能源的急需，因此使太陽(yáng)能研究工作逐漸受到冷落。 第三階段19451965年在第二次世界大戰(zhàn)結(jié)束后的20年中，一些有遠(yuǎn)見(jiàn)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(wèn)題，從而逐漸推動(dòng)了太陽(yáng)能研究工作的恢復(fù)和開(kāi)展，并且成立太陽(yáng)能學(xué)術(shù)組織，舉辦學(xué)術(shù)交流和展覽會(huì)，再次興起太陽(yáng)能研究熱潮。 在這一階段，太陽(yáng)能研究工作取得一些重大進(jìn)展，比擬突出的

9、有：1945年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成實(shí)用型硅太陽(yáng)電池，為光伏發(fā)電大規(guī)模應(yīng)用奠定了根底；1955年，以色列泰伯等在第一次國(guó)際太陽(yáng)熱科學(xué)會(huì)議上提出選擇性涂層的根底理論，并研制成實(shí)用的黑鎳等選擇性涂層，為高效集熱器的開(kāi)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，比擬突出的有： 1952年，法國(guó)國(guó)家研究中心在比利牛斯山東部建成一座功率為50kW的太陽(yáng)爐。1960年，在美國(guó)佛羅里達(dá)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(tái)帶有石英窗的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)世。在這一階段里，加強(qiáng)了太陽(yáng)能根底理論和根底材料的研究，取得了如太陽(yáng)選擇性涂層和硅太陽(yáng)電池等技術(shù)上的重

10、大突破。平板集熱器有了很大的開(kāi)展，技術(shù)上逐漸成熟。太陽(yáng)能吸收式空調(diào)的研究取得進(jìn)展，建成一批實(shí)驗(yàn)性太陽(yáng)房。對(duì)難度較大的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)和塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)進(jìn)行了初步研究。 第四階段(19651973年這一階段，太陽(yáng)能的研究工作停滯不前，主要原因是太陽(yáng)能利用技術(shù)處于成長(zhǎng)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(jìng)爭(zhēng)，因而得不到公眾、企業(yè)和政府的重視和支持。第五階段19731980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(jì)和決定一個(gè)國(guó)家生死存亡、開(kāi)展和衰退的關(guān)鍵因素，1973年10月爆發(fā)中東戰(zhàn)爭(zhēng)，石油輸出國(guó)組織采取石油減產(chǎn)、提價(jià)等方法，支持中東人民的斗爭(zhēng)，維護(hù)本國(guó)的利益。其

11、結(jié)果是使那些依靠從中東地區(qū)大量進(jìn)口廉價(jià)石油的國(guó)家，在經(jīng)濟(jì)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(jī)有的稱“石油危機(jī)。這次“危機(jī)在客觀上使人們認(rèn)識(shí)到：現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)必須徹底改變，應(yīng)加速向未來(lái)能源結(jié)構(gòu)過(guò)渡。從而使許多國(guó)家，尤其是工業(yè)興旺國(guó)家，重新加強(qiáng)了對(duì)太陽(yáng)能及其它可再生能源技術(shù)開(kāi)展的支持，在世界上再次興起了開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能熱潮。1973年，美國(guó)制定了政府級(jí)陽(yáng)光發(fā)電方案，太陽(yáng)能研究經(jīng)費(fèi)大幅度增長(zhǎng)，并且成立太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)銀行，促進(jìn)太陽(yáng)能產(chǎn)品的商業(yè)化。日本在1974年公布了政府制定的“陽(yáng)光方案，其中太陽(yáng)能的研究開(kāi)發(fā)工程有：太陽(yáng)房 、工業(yè)太陽(yáng)能系統(tǒng)、太陽(yáng)熱發(fā)電、太陽(yáng)電池生產(chǎn)系統(tǒng)、分散型和大型

12、光伏發(fā)電系統(tǒng)等。為實(shí)施這一方案，日本政府投入了大量人力、物力和財(cái)力。70年代初世界上出現(xiàn)的開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能熱潮，對(duì)我國(guó)也產(chǎn)生了巨大影響。一些有遠(yuǎn)見(jiàn)的科技人員，紛紛投身太陽(yáng)能事業(yè)，積極向政府有關(guān)部門提建議，出書辦刊，介紹國(guó)際上太陽(yáng)能利用動(dòng)態(tài)；在農(nóng)村推廣應(yīng)用太陽(yáng)灶 ，在城市研制開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能熱水器，空間用的太陽(yáng)電池開(kāi)始在地面應(yīng)用。 1975年，在河南安陽(yáng)召開(kāi)“全國(guó)第一次太陽(yáng)能利用工作經(jīng)驗(yàn)交流大會(huì)，進(jìn)一步推動(dòng)了我國(guó)太陽(yáng)能事業(yè)的開(kāi)展。這次會(huì)議之后，太陽(yáng)能研究和推廣工作納入了我國(guó)政府方案，獲得了專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)和物資支持。一些大學(xué)和科研院所，紛紛設(shè)立太陽(yáng)能課題組和研究室，有的地方開(kāi)始籌建太陽(yáng)能研究所。當(dāng)時(shí)，我國(guó)也興起

13、了開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的熱潮。 這一時(shí)期，太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用工作處于前所未有的大開(kāi)展時(shí)期，具有以下特點(diǎn)：各國(guó)加強(qiáng)了太陽(yáng)能研究工作的方案性，不少國(guó)家制定了近期和遠(yuǎn)期陽(yáng)光方案。開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能成為政府行為，支持力度大大加強(qiáng)。國(guó)際間的合作十分活潑，一些第三世界國(guó)家開(kāi)始積極參與太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用工作。 研究領(lǐng)域不斷擴(kuò)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(yáng)電池、 光解水制氫、太陽(yáng)能熱發(fā)電等。 各國(guó)制定的太陽(yáng)能開(kāi)展方案，普遍存在要求過(guò)高、過(guò)急問(wèn)題，對(duì)實(shí)施過(guò)程中的困難估計(jì)缺乏，希望在較短的時(shí)間內(nèi)取代礦物能源，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模利用太陽(yáng)能。例如，美國(guó)曾方案在1985年建造一座小型太陽(yáng)能示范衛(wèi)星電站，

14、1995年建成一座500萬(wàn)kW空間太陽(yáng)能電站。事實(shí)上，這一方案后來(lái)進(jìn)行了調(diào)整，至今空間太陽(yáng)能電站還未升空。 太陽(yáng)熱水器、太陽(yáng)電池等產(chǎn)品開(kāi)始實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)初步建立，但規(guī)模較小，經(jīng)濟(jì)效益尚不理想。 第六階段19801992年70年代興起的開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能熱潮，進(jìn)入80年代后不久開(kāi)始落潮，逐漸進(jìn)入低谷。世界上許多國(guó)家相繼大幅度削減太陽(yáng)能研究經(jīng)費(fèi)，其中美國(guó)最為突出。導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是：世界石油價(jià)格大幅度回落，而太陽(yáng)能產(chǎn)品價(jià)格居高不下，缺乏競(jìng)爭(zhēng)力；太陽(yáng)能技術(shù)沒(méi)有重大突破，提高效率和降低本錢的目標(biāo)沒(méi)有實(shí)現(xiàn)，以致動(dòng)搖了一些人開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的信心；核電開(kāi)展較快，對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)展起到了一定的抑制作用。

15、 受80年代國(guó)際上太陽(yáng)能低落的影響，我國(guó)太陽(yáng)能研究工作也受到一定程度的削弱，有人甚至提出：太陽(yáng)能利用投資大、效果差、貯能難、占地廣，認(rèn)為太陽(yáng)能是未來(lái)能源，主張外國(guó)研究成功后我國(guó)引進(jìn)技術(shù)。雖然，持這種觀點(diǎn)的人是少數(shù)，但十分有害，對(duì)我國(guó)太陽(yáng)能事業(yè)的開(kāi)展造成不良影響。這一階段，雖然太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)研究經(jīng)費(fèi)大幅度削減，但研究工作并未中斷，有的工程還進(jìn)展較大，而且促使 人們認(rèn)真地去審視以往的方案和制定的目標(biāo)，調(diào)整研究工作重點(diǎn)，爭(zhēng)取以較少的投入取得較大的成果。 第七階段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(duì)人類的生存和開(kāi)展構(gòu)成威脅。在這樣背景下，1992年聯(lián)合國(guó)在巴西召開(kāi)“世界

16、環(huán)境與開(kāi)展大會(huì)，會(huì)議通過(guò)了?里約熱內(nèi)盧環(huán)境與開(kāi)展宣言?， ?21世紀(jì)議程?和?聯(lián)合國(guó)氣候變化框架公約?等一系列重要文件，把環(huán)境與開(kāi)展納入統(tǒng)一的框架，確立了 可持續(xù)開(kāi)展的模式。這次會(huì)議之后，世界各國(guó)加強(qiáng)了清潔能源技術(shù)的開(kāi)發(fā)，將利用太陽(yáng)能與環(huán)境保護(hù)結(jié)合在 一起，使太陽(yáng)能利用工作走出低谷，逐漸得到加強(qiáng)。世界環(huán)發(fā)大會(huì)之后，我國(guó)政府對(duì)環(huán)境與開(kāi)展十分重視，提出10條對(duì)策和措施，明確要“因地制宜地開(kāi)發(fā)和推廣太陽(yáng)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(guó)21世紀(jì)議程?，進(jìn)一步明確 了太陽(yáng)能重點(diǎn)開(kāi)展工程。1995年國(guó)家計(jì)委、國(guó)家科委和國(guó)家經(jīng)貿(mào)委制定了?新能源和可再生能源開(kāi)展綱要? 1996 20

17、23年，明確提出我國(guó)在1996-2023年新能源和可再生能源的開(kāi)展目標(biāo)、任務(wù)以及相應(yīng)的對(duì)策和措施 。這些文件的制定和實(shí)施，對(duì)進(jìn)一步推動(dòng)我國(guó)太陽(yáng)能事業(yè)發(fā)揮了重要作用。 1996年，聯(lián)合國(guó)在津巴布韋召開(kāi)“世界太陽(yáng)能頂峰會(huì)議，會(huì)后發(fā)表了?哈拉雷太陽(yáng)能與持續(xù)開(kāi)展宣言 ?，會(huì)上討論了?世界太陽(yáng)能10年行動(dòng)方案?1996 2023年，?國(guó)際太陽(yáng)能公約?，?世界太陽(yáng)能戰(zhàn)略規(guī)劃?等重要文件。這次會(huì)議進(jìn)一步說(shuō)明了聯(lián)合國(guó)和世界各國(guó)對(duì)開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能的堅(jiān)決決心，要求全球共同行動(dòng) ，廣泛利用太陽(yáng)能。1992年以后，世界太陽(yáng)能利用又進(jìn)入一個(gè)開(kāi)展期，其特點(diǎn)是：太陽(yáng)能利用與世界可持續(xù)開(kāi)展和環(huán)境保護(hù)緊密結(jié)合，全球共同行動(dòng)，為實(shí)現(xiàn)世

18、界太陽(yáng)能開(kāi)展戰(zhàn)略而努力；太陽(yáng)能開(kāi)展目標(biāo)明確，重點(diǎn)突出，措施得力，有利于克服以往忽冷忽熱、過(guò)熱過(guò)急的弊端，保證太陽(yáng)能事業(yè)的長(zhǎng)期開(kāi)展；在加大太陽(yáng)能研究開(kāi)發(fā)力度的同時(shí)，注意科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，開(kāi)展太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)，加速商業(yè)化進(jìn)程，擴(kuò)大太陽(yáng)能利用領(lǐng)域和規(guī)模，經(jīng)濟(jì)效益逐漸提高；國(guó)際太陽(yáng)能領(lǐng)域的合作空前活潑，規(guī)模擴(kuò)大，效果明顯。通過(guò)以上回憶可知，在本世紀(jì)100年間太陽(yáng)能開(kāi)展道路并不平坦，一般每次高潮期后都會(huì)出現(xiàn)低潮期，處于低潮的時(shí)間大約有45年。太陽(yáng)能利用的開(kāi)展歷程與煤、石油、核能完全不同，人們對(duì)其認(rèn)識(shí)差異大，反復(fù)多，開(kāi)展時(shí)間長(zhǎng)。這一方面說(shuō)明太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)難度大，短時(shí)間內(nèi)很難實(shí)現(xiàn)大規(guī)模利用；另一方面也說(shuō)明太陽(yáng)能利

19、用還受礦物能源供應(yīng)，政治和戰(zhàn)爭(zhēng)等因素的影響，開(kāi)展道路比擬曲折。盡管如此，從總體來(lái)看，20世紀(jì)取得的太陽(yáng)能科技進(jìn)步仍比以往任何一個(gè)世紀(jì)都大。 【利弊】?jī)?yōu)點(diǎn)：(1)普遍：太陽(yáng)光普照大地，無(wú)論陸地或海洋，無(wú)論高山或島嶼，都處處皆有，可直接開(kāi)發(fā)和利用，且勿須開(kāi)采和運(yùn)輸。(2)無(wú)害：開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能不會(huì)污染環(huán)境，它是最清潔的能源之一，在環(huán)境污染越來(lái)越嚴(yán)重的今天，這一點(diǎn)是極其珍貴的。(3)巨大：每年到達(dá)地球外表上的太陽(yáng)輻射能約相當(dāng)于130萬(wàn)億t標(biāo)煤，其總量屬現(xiàn)今世界上可以開(kāi)發(fā)的最大能源。(4)長(zhǎng)久：根據(jù)目前太陽(yáng)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(gè)意義上講，可以說(shuō)太

20、陽(yáng)的能量是用之不竭的。缺點(diǎn)：(1)分散性：到達(dá)地球外表的太陽(yáng)輻射的總量盡管很大，但是能流密度很低。平均說(shuō)來(lái)，北回歸線附近，夏季在天氣較為晴朗的情況下，正午時(shí)太陽(yáng)輻射的輻照度最大，在垂直于太陽(yáng)光方向1平方米面積上接收到的太陽(yáng)能平均有1000W左右；假設(shè)按全年日夜平均，那么只有200W左右。而在冬季大致只有一半，陰天一般只有15左右，這樣的能流密度是很低的。因此，在利用太陽(yáng)能時(shí)，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(jià)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(jī)因素的影響，所以，到達(dá)某一地面的太陽(yáng)輻照度既是間斷的，

21、又是極不穩(wěn)定的，這給太陽(yáng)能的大規(guī)模應(yīng)用增加了難度。為了使太陽(yáng)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(jìng)爭(zhēng)的替代能源，就必須很好地解決蓄能問(wèn)題，即把晴朗白天的太陽(yáng)輻射能盡量貯存起來(lái)，以供夜間或陰雨天使用，但目前蓄能也是太陽(yáng)能利用中較為薄弱的環(huán)節(jié)之一。(3)效率低和本錢高：目前太陽(yáng)能利用的開(kāi)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(yáng)能利用裝置，因?yàn)樾势停惧X較高，總的來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)性還不能與常規(guī)能源相競(jìng)爭(zhēng)。在今后相當(dāng)一段時(shí)期內(nèi)，太陽(yáng)能利用的進(jìn)一步開(kāi)展，主要受到經(jīng)濟(jì)性的制約。太陽(yáng)能利用中的經(jīng)濟(jì)問(wèn)題：第一，世界上越來(lái)越多的國(guó)家認(rèn)識(shí)到一個(gè)能夠持續(xù)開(kāi)展的社會(huì)應(yīng)該是一個(gè)既能滿

22、足社會(huì)需要，而又不危及后代人前途的社會(huì)。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)該遵循的原那么。隨著能源形式的變化，常規(guī)能源的貯量日益下降，其價(jià)格必然上漲，而控制環(huán)境污染也必須增大投資。第二，我國(guó)是世界上最大的煤炭生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)，煤炭約占商品能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的76，已成為我國(guó)大氣污染的主要來(lái)源。大力開(kāi)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(wèn)題是世界性的，向新能源過(guò)渡的時(shí)期遲早要到來(lái)。從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，太陽(yáng)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(jià)格的上漲。 【我國(guó)太陽(yáng)能資源】在我國(guó)，西藏西部太陽(yáng)能資源最豐富，最高達(dá)2333 KWh/ 日輻射量6.4

23、KWh/ ，居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠。 根據(jù)各地接受太陽(yáng)總輻射量的多少，可將全國(guó)劃分為五類地區(qū)。 一類地區(qū)為我國(guó)太陽(yáng)能資源最豐富的地區(qū)，年太陽(yáng)輻射總量66808400 MJ/，相當(dāng)于日輻射量5.16.4KWh/。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(dá)2333 KWh/日輻射量6.4KWh/，居世界第二位，僅次于撒哈拉大沙漠。 二類地區(qū)為我國(guó)太陽(yáng)能資源較豐富地區(qū)，年太陽(yáng)輻射總量為5850-6680 MJ/m2，相當(dāng)于日輻射量4.55.1KWh/。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

24、新疆南部等地。 三類地區(qū)為我國(guó)太陽(yáng)能資源中等類型地區(qū)，年太陽(yáng)輻射總量為5000-5850 MJ/m2，相當(dāng)于日輻射量3.84.5KWh/。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(tái)灣西南部等地。 四類地區(qū)是我國(guó)太陽(yáng)能資源較差地區(qū)，年太陽(yáng)輻射總量42005000 MJ/，相當(dāng)于日輻射量3.23.8KWh/。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(tái)灣東北部等地。 五類地區(qū)主要包括四川、貴州兩省，是我國(guó)太陽(yáng)能資源最少的地區(qū)，年太陽(yáng)輻射總量33504200

25、 MJ/，相當(dāng)于日輻射量只有2.53.2KWh/。 太陽(yáng)能輻射數(shù)據(jù)可以從縣級(jí)氣象臺(tái)站取得，也可以從國(guó)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。 從全國(guó)來(lái)看，我國(guó)是太陽(yáng)能資源相當(dāng)豐富的國(guó)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(dá)7 kWh/。 【太陽(yáng)能熱利用】就目前來(lái)說(shuō)，人類直接利用太陽(yáng)能還處于初級(jí)階段，主要有太陽(yáng)能集熱、太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)、太陽(yáng)能暖房、太陽(yáng)能發(fā)電等方式。太陽(yáng)能集熱器 太陽(yáng)能熱水器裝置通常包括太陽(yáng)能集熱器、儲(chǔ)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(yáng)

26、能集熱器(solar collector)在太陽(yáng)能熱系統(tǒng)中，接受太陽(yáng)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和聚光型集熱器兩種。另外還有一種真空集熱器:一個(gè)好的太陽(yáng)能集熱器應(yīng)該能用2030年。自從大約1980年以來(lái)所制作的集熱器更應(yīng)維持4050年且很少進(jìn)行維修。 太陽(yáng)能熱水系統(tǒng) 早期最廣泛的太陽(yáng)能應(yīng)用即用于將水加熱，現(xiàn)今全世界已有數(shù)百萬(wàn)太陽(yáng)能熱水裝置。太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)主要元件包括收集器、儲(chǔ)存裝置及循環(huán)管路三局部。此外，可能還有輔助的能源裝置如電熱器等以供應(yīng)無(wú)日照時(shí)使用，另外尚可能有強(qiáng)制循環(huán)用的水，以控制水位或控制電動(dòng)部份或溫度的裝置以及接到負(fù)

27、載的管路等。依循環(huán)方式太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)可分兩種：1、自然循環(huán)式: 此種型式的儲(chǔ)存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太陽(yáng)輻射的加熱，溫度上升，造成收集器及儲(chǔ)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(dòng)。由與密度差的關(guān)系，水流量于收集器的太陽(yáng)能吸收量成正比。此種型式因不需循環(huán)水，維護(hù)甚為簡(jiǎn)單，故已被廣泛采用。 2、強(qiáng)制循環(huán)式:熱水系統(tǒng)用水使水在收集器與儲(chǔ)水箱之間循環(huán)。當(dāng)收集器頂端水溫高于儲(chǔ)水箱底部水溫假設(shè)干度時(shí)，控制裝置將啟動(dòng)水使水流動(dòng)。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(lái)自水的流量可知，容易預(yù)測(cè)性

28、能，亦可推算于假設(shè)干時(shí)間內(nèi)的加熱水量。如在同樣設(shè)計(jì)條件下，其較自然循環(huán)方式具有可以獲得較高水溫的長(zhǎng)處，但因其必須利用水，故有水電力、維護(hù)如漏水等以及控制裝置時(shí)動(dòng)時(shí)停，容易損壞水等問(wèn)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(qiáng)制循環(huán)式，一般大多用自然循環(huán)式熱水器。 暖房利用太陽(yáng)能作房間冬天暖房之用，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，假設(shè)欲節(jié)省大量化石能源的消耗，設(shè)法應(yīng)用太陽(yáng)輻射熱。大多數(shù)太陽(yáng)能暖房使用熱水系統(tǒng)，亦有使用熱空氣系統(tǒng)。太陽(yáng)能暖房系統(tǒng)是由太陽(yáng)能收集器、熱儲(chǔ)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(guò)程乃太陽(yáng)輻射熱傳導(dǎo)，經(jīng)收集器內(nèi)

29、的工作流體將熱能儲(chǔ)存，在供熱至房間。至輔助熱源那么可裝置在儲(chǔ)熱裝置內(nèi)、直接裝設(shè)在房間內(nèi)或裝設(shè)于儲(chǔ)存裝置及房間之間等不同設(shè)計(jì)。當(dāng)然亦可不用儲(chǔ)熱雙置而直接將熱能用到暖房的直接式暖房設(shè)計(jì)，或者將太陽(yáng)能直接用于熱電或光電方式發(fā)電，在加熱房間，或透過(guò)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(yáng)能熱水裝置，其將熱水通至儲(chǔ)熱裝置之中固體、液體或相變化的儲(chǔ)熱系統(tǒng)，然后利用風(fēng)扇將室內(nèi)或室外空氣驅(qū)動(dòng)至此儲(chǔ)熱裝置中吸熱，在把此熱空氣傳送至室內(nèi)；或利用另一種液體流至儲(chǔ)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)，而到達(dá)暖房效果。太陽(yáng)能發(fā)電即直接將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)變成電能，并將電能存儲(chǔ)在電容器中，以

30、備需要時(shí)使用。 【空間太陽(yáng)能電源】第一個(gè)空間太陽(yáng)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(yáng)電池大約每5.5年全球產(chǎn)量翻番；而空間太陽(yáng)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(yáng)電池的理論得到迅速開(kāi)展，極大地促進(jìn)了地面和空間太陽(yáng)電池性能的改善。到了90年代，薄膜電池和-電池的研究開(kāi)展很快，而且聚光陣結(jié)構(gòu)也變得更經(jīng)濟(jì)，空間太陽(yáng)電池市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)十分劇烈。在繼續(xù)研究更高性能的太陽(yáng)電池，主要有兩種途

31、徑：研究聚光電池和多帶隙電池。 空間太陽(yáng)電池主要性能電池效率由于太陽(yáng)電池在不同光強(qiáng)或光譜條件下效率一般不同，對(duì)于空間太陽(yáng)電池一般采用AM0光譜1.367KW/，對(duì)于地面應(yīng)用一般采用AM1.5光譜即地面中午晴空太陽(yáng)光，1.000 KWm-2作為測(cè)試電池效率的標(biāo)準(zhǔn)光源。太陽(yáng)電池在AM0光譜效率一般低于AM1.5光譜效率24個(gè)百分點(diǎn)，例如一個(gè)AM0效率為16%的Si太陽(yáng)電池AM1.5效率約為19%。 25，AM0條件下太陽(yáng)電池效率電池類型 面積cm2 效率% 電池結(jié)構(gòu)一般Si太陽(yáng)電池 64cm2 14.6 單結(jié)太陽(yáng)電池先進(jìn)Si太陽(yáng)電池 4cm2 20.8 單結(jié)太陽(yáng)電池GaAs太陽(yáng)電池 4cm2 21

32、.8 單結(jié)太陽(yáng)電池InP太陽(yáng)電池 4cm2 19.9 單結(jié)太陽(yáng)電池GaInP/GaAs 4cm2 26.9 單片疊層雙結(jié)太陽(yáng)電池GaInP/GaAs/Ge 4cm2 25.5 單片疊層雙結(jié)太陽(yáng)電池GaInP/GaAs/Ge 4cm2 27.0 單片疊層三結(jié)太陽(yáng)電池 聚光電池GaAs太陽(yáng)電池 0.07 24.6 100XGaInP/GaAs 0.25 26.4 50X，單片疊層雙結(jié)太陽(yáng)電池GaAs/GaSb 0.05 30.5 100X，機(jī)械堆疊太陽(yáng)電池空間太陽(yáng)電池在大氣層外工作，在近地球軌道太陽(yáng)平均輻照強(qiáng)度根本不變，通常稱為AM0輻照，其光譜分布接近5800K黑體輻射光譜，強(qiáng)度1353mW/c

33、m2。因此空間太陽(yáng)電池多采用AM0光譜設(shè)計(jì)和測(cè)試。空間太陽(yáng)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50100公斤上應(yīng)用，要求單位面積或單位重量的比功率更高。抗輻照性能空間太陽(yáng)電池在地球大氣層外工作，必然會(huì)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(kuò)散長(zhǎng)度減小。其光電參數(shù)衰減的程度取決于太陽(yáng)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(duì)疊層太陽(yáng)電池，由于熱脹系數(shù)顯著不同，電池性能衰減可能更嚴(yán)重。 空間太陽(yáng)電池的可靠性光伏電源

34、的可靠性對(duì)整個(gè)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(yáng)電池/陣的費(fèi)用上下并不重要，因?yàn)榭臻g電源系統(tǒng)的平衡費(fèi)用更高，可靠性是最重要的?？臻g太陽(yáng)電池陣必須經(jīng)過(guò)一系列機(jī)械、熱學(xué)、電學(xué)等苛刻的可靠性檢驗(yàn)。Si太陽(yáng)電池硅太陽(yáng)電池是最常用的衛(wèi)星電源，從1970年代起，由于空間技術(shù)的開(kāi)展，各種飛行器對(duì)功率的需求越來(lái)越大，在加速開(kāi)展其他類型電池的同時(shí)，世界上空間技術(shù)比擬興旺的美、日和歐空局等國(guó)家，都相繼開(kāi)展了高效硅太陽(yáng)電池的研究。以日本SHARP公司、美國(guó)的SUNPOWER公司以及歐空局為代表，在空間太陽(yáng)電池的研究開(kāi)展方面領(lǐng)先。其中，以開(kāi)展背外表場(chǎng)BSF、背外表反射器BSR、雙層減反射膜技術(shù)為第一代高效

35、硅太陽(yáng)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。到了70年代中期，COMSAT研究所提出了無(wú)反射絨面電池使電池效率進(jìn)一步提高。但這種電池的應(yīng)用受到限制：一是制備過(guò)程復(fù)雜，防止損壞PN結(jié)；二是這樣的外表會(huì)吸收所有波長(zhǎng)的光，包括那些光子能量缺乏以產(chǎn)生電子-空穴對(duì)的紅外輻射，使太陽(yáng)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，使本錢升高。80年代中期，為解決這些問(wèn)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

36、池的效率進(jìn)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。雖然很多工藝技術(shù)是由一些研究所提出，但卻是在一些比擬大的公司得到了發(fā)揚(yáng)光大，比方倒金子塔絨面、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(guó)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(yáng)電池的大批量生產(chǎn)。為了進(jìn)一步降低電池反面復(fù)合影響，反面結(jié)構(gòu)那么采用反面鈍化后開(kāi)孔形成點(diǎn)接觸，即局部背場(chǎng)。這些高效電池典型結(jié)構(gòu)為PERC、PERL、PERT、PERF1，其中前種結(jié)構(gòu)的電池已經(jīng)在空間獲得

37、實(shí)用。典型的高效硅太陽(yáng)電池厚度為100m，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)，前后外表均采用鈍化結(jié)構(gòu)來(lái)降低外表復(fù)合，反面場(chǎng)采用全部或局部背場(chǎng)。實(shí)際應(yīng)用中還發(fā)現(xiàn)，雖然采用局部背場(chǎng)工藝的電池要普遍比NRS/BSF的電池效率高一個(gè)百分點(diǎn)，但通常局部背場(chǎng)的抗輻照能力比擬差。到了上世紀(jì)90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擬高，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(jìn)一步應(yīng)用，空間電源的本錢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(jī)構(gòu)提出了雙邊結(jié)電池結(jié)構(gòu)，這種

38、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(shí)際應(yīng)用。另外研究人員還發(fā)現(xiàn)，衛(wèi)星對(duì)電池陣位置的要求比擬苛刻，如果太陽(yáng)電池陣不對(duì)日定向或?qū)θ斩ㄏ虿畹榷紩?huì)影響到衛(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。比方空間站這樣復(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(yáng)角，因而就需要高效電池來(lái)滿足要求。雖然目前已經(jīng)局部應(yīng)用了常規(guī)的高效電池，但電池的高的吸收系數(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

39、雙面電池的設(shè)想并獲得了成功，真正做到了高效長(zhǎng)壽命和低本錢。GaAs太陽(yáng)電池隨著空間科學(xué)和技術(shù)的開(kāi)展，對(duì)空間電源提出了更高的要求。80年代初期，前蘇聯(lián)、美國(guó)、英國(guó)、意大利等國(guó)開(kāi)始研究GaAs基系太陽(yáng)電池。80年代中期，GaAs太陽(yáng)電池已經(jīng)用于空間系統(tǒng)，如1986年前蘇聯(lián)發(fā)射的“和平號(hào)空間站，裝備了10KW的GaAs太陽(yáng)電池，單位面積比功率到達(dá)180W/。8年后，電池陣輸出功率總衰退不大于15%。GaAs基系太陽(yáng)電池經(jīng)歷了從LPE到MOVPE，從同質(zhì)外延到異質(zhì)外延，從單結(jié)到多結(jié)疊層結(jié)構(gòu)開(kāi)展變化，其效率不斷提高。從最初的16%增加到25%，工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模年產(chǎn)達(dá)100KW以上，并在空間系統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用

40、。更高的效率減小了陣列的大小和重量，增加了火箭的裝載量，減少火箭燃料消耗，因此整個(gè)衛(wèi)星電源系統(tǒng)的費(fèi)用更低。薄膜太陽(yáng)電池為適應(yīng)空間應(yīng)用需求，國(guó)際上紛紛制訂各自的薄膜太陽(yáng)電池方案如NASA，主要目標(biāo)在于提高比功率和降低發(fā)射裝載容量，提出解決措施：1研制超輕柔性襯底薄膜太陽(yáng)電池；2研制多結(jié)薄膜太陽(yáng)電池。目前，國(guó)際開(kāi)展趨勢(shì)主要涉及非晶硅a-Si:H太陽(yáng)電池、銅銦鎵硒CuInGaSe2太陽(yáng)電池和碲化鎘(CdTe)太陽(yáng)電池。經(jīng)過(guò)數(shù)年的努力，其效率到達(dá)1520%AM0。另一方面，為展開(kāi)柔性薄膜太陽(yáng)電池的研制展開(kāi)式、折疊式、套桶式、卷廉式的設(shè)計(jì)與應(yīng)用提供可能。自90年代后期，國(guó)外已開(kāi)展了以聚合物為襯底薄膜太陽(yáng)

41、電池的研制，并取得一定的進(jìn)展。薄膜太陽(yáng)電池是獲得高效率、長(zhǎng)壽命、高可靠、低本錢的重要途徑之一。主要包括：a-Si及其合金、CuInSe2 及其合金、以及CdTe三種材料的薄膜太陽(yáng)電池。聚光太陽(yáng)電池一般認(rèn)為，現(xiàn)代聚光PV開(kāi)始于1970年代末悉尼國(guó)家實(shí)驗(yàn)室，采用了點(diǎn)聚焦非涅耳透鏡硅電池雙軸跟蹤結(jié)構(gòu)，隨后并研制了幾個(gè)原型。在1980年代，很多研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了一系列成功的實(shí)驗(yàn)，在聚光技術(shù)方面取得了突破性進(jìn)展，如非涅耳透鏡、棱形玻璃蓋片等。在1990年代中期，線聚焦Fresenel透鏡聚光陣技術(shù)已經(jīng)成功地用于SCARLET太陽(yáng)電池陣，電池為GaInP/GaAs/Ge三結(jié)電池，聚光陣的功率密度大于200 W

42、/，比功率大于45 W/kg。線聚焦Fresenel透鏡聚光陣已經(jīng)用于DEEPSPACE-1。由于三結(jié)GaAs太陽(yáng)電池有很好的高溫特性為高電壓低電流器件，通過(guò)聚光將顯著提高電池電流輸出，特別在實(shí)現(xiàn)高倍聚光后，可獲得更高的功率輸出。因此，以三結(jié)砷化鎵太陽(yáng)電池為主要部件的聚光太陽(yáng)電池以其高效率可到達(dá)40%以上、高溫性能好工作溫度每升高1?C性能僅下降0.2%，可在200?C情況下正常工作，聚光倍數(shù)可達(dá)500倍以上等特點(diǎn)被國(guó)際公認(rèn)為最有開(kāi)展前途和最具商用價(jià)值的新一代太陽(yáng)能器件。 太陽(yáng)能路燈太陽(yáng)能路燈是一種利用太陽(yáng)能作為能源的路燈，因其具有不受供電影響，不用開(kāi)溝埋線，不消耗常規(guī)電能，只要陽(yáng)光充足就可以

43、就地安裝等特點(diǎn)，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(yáng)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(jì)不興旺、缺乏常規(guī)燃料，難以用常規(guī)能源發(fā)電，但太陽(yáng)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(wèn)題。太陽(yáng)能硒光電池日本制成了世界上第一架太陽(yáng)能照相機(jī),重量?jī)H有475克,機(jī)內(nèi)裝有先進(jìn)的太陽(yáng)能電池系統(tǒng),其蓄電池可連續(xù)使用4年。美國(guó)一家公司生產(chǎn)了一種新型的135太陽(yáng)能照相機(jī),它的光圈、速度均由微電腦自動(dòng)控制,電力那么由太陽(yáng)能硒光電池提供,只要有光線就能供電使用。 【第一個(gè)太陽(yáng)能發(fā)電站】法國(guó)奧德約太陽(yáng)能發(fā)電站是世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能發(fā)電的太

44、陽(yáng)能電站。雖然當(dāng)時(shí)發(fā)電功率才64千瓦，但它為后來(lái)的太陽(yáng)能電站的研究與設(shè)計(jì)奠定了根底。1982年美國(guó)建成了一座1000萬(wàn)千瓦的塔式太陽(yáng)熱中間試驗(yàn)電站。美國(guó)方案到2000年，太陽(yáng)能發(fā)電站總裝機(jī)容量將達(dá)4000萬(wàn)千瓦。2000年和2023年，生產(chǎn)的電量占總能量的百分比將是7和25。由于光熱轉(zhuǎn)換器聚光器需要占據(jù)較大的空間采光受熱，設(shè)備偏大，以美國(guó)在加利福尼亞州方案建一座1萬(wàn)千瓦發(fā)電設(shè)備為例，集光裝置達(dá)40萬(wàn)平方米，200萬(wàn)千瓦，那么需占地50平方千米。據(jù)估計(jì)，大型太陽(yáng)能發(fā)電站效率僅為30左右。另外，太陽(yáng)能發(fā)電站還需要有應(yīng)付晚上和陰天用電需要的蓄電器，而所需的聚光器造價(jià)也較昂貴，發(fā)電經(jīng)濟(jì)性差，因此，影響

45、了廣泛地推廣和應(yīng)用。 【太陽(yáng)能電池】太陽(yáng)能電池發(fā)電原理 太陽(yáng)能電池是一對(duì)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：?jiǎn)尉Ч?，多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。它們的發(fā)電原理根本相同，現(xiàn)以晶體為例描述光發(fā)電過(guò)程。P型晶體硅經(jīng)過(guò)摻雜磷可得N型硅，形成PN結(jié)。 當(dāng)光線照射太陽(yáng)能電池外表時(shí)，一局部光子被硅材料吸收；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PN結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，在該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過(guò)外部電路產(chǎn)生一定的輸出功率。這個(gè)過(guò)程的實(shí)質(zhì)是：光子能量轉(zhuǎn)換成電能的過(guò)程。 晶體硅太陽(yáng)能電池的制作過(guò)程 “硅是我們這個(gè)星球上儲(chǔ)藏最豐

46、量的材料之一。自從19世紀(jì)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(jì)末，我們的生活中處處可見(jiàn)“硅的身影和作用，晶體硅太陽(yáng)能電池是近15年來(lái)形成產(chǎn)業(yè)化最快的。生產(chǎn)過(guò)程大致可分為五個(gè)步驟：a、提純過(guò)程 b、拉棒過(guò)程 c、切片過(guò)程 d、制電池過(guò)程 e、封裝過(guò)程。 太陽(yáng)能電池的應(yīng)用 上世紀(jì)60年代，科學(xué)家們就已經(jīng)將太陽(yáng)電池應(yīng)用于空間技術(shù)通信衛(wèi)星供電，上世紀(jì)末，在人類不斷自我反省的過(guò)程中，對(duì)于光伏發(fā)電這種如此清潔和直接的能源形式已愈加親切，不僅在空間應(yīng)用，在眾多領(lǐng)域中也大顯身手。如：太陽(yáng)能庭院燈、太陽(yáng)能發(fā)電戶用系統(tǒng)、村寨供電的獨(dú)立系統(tǒng)、光伏水泵飲水或灌溉、通信電源、石

47、油輸油管道陰極保護(hù)、光纜通信泵站電源、海水淡化系統(tǒng)、城鎮(zhèn)中路標(biāo)、高速公路路標(biāo)等。歐美等先進(jìn)國(guó)家將光伏發(fā)電并入城市用電系統(tǒng)及遙遠(yuǎn)地區(qū)自然界村落供電系統(tǒng)納入開(kāi)展方向。太陽(yáng)電池與建筑系統(tǒng)的結(jié)合已經(jīng)形成產(chǎn)業(yè)化趨勢(shì)。太陽(yáng)能光伏玻璃幕墻組件得應(yīng)用越來(lái)越多，隨著上海和北京的幾個(gè)工程進(jìn)入實(shí)質(zhì)性運(yùn)轉(zhuǎn)，這種方式將會(huì)代替普通玻璃幕墻，它具有反射光強(qiáng)度小、保溫性能好等特點(diǎn)！ 神奇的太陽(yáng)能卷曲充電器在提到這款太陽(yáng)能充電器之前，我想對(duì)那些整天到處游竄的背包俠或者喜歡到處偷拍精彩鏡頭的拍客說(shuō)幾句，你有沒(méi)有這種情況：當(dāng)你苦苦守候在山洞兩天，那只神秘的大猩猩才出現(xiàn)的時(shí)候，你剛想拍，可是相機(jī)沒(méi)電了。這時(shí)候你是不是想板起石頭砸自己

48、?。课业腘73有2GB 的內(nèi)存，通常用到很多功能，讓人頭疼的是電池爛的很，我每天包里必備充電器隨時(shí)充電。 現(xiàn)在好了，有了這個(gè)SolarRolls，即使在山上也能隨意的給你的數(shù)碼玩意充電。這個(gè)充電器最獨(dú)特的地方就是它采用了卷軸式的設(shè)計(jì)，全部展開(kāi)就像一塊布，還能卷起來(lái)放在一個(gè)管子里，經(jīng)久耐用又防水。根據(jù)使用環(huán)境的不同，SolarRolls一共有三種型號(hào)：SolarRoll 14，展開(kāi)后長(zhǎng)57英寸，寬12英寸，價(jià)格為479美元。SolarRoll 9，展開(kāi)后有40英寸，價(jià)格為349美元。SolarRoll 4.5展開(kāi)只有22英寸長(zhǎng)，我們只用這個(gè)4.5的就足夠給自己的手機(jī)或者數(shù)碼相機(jī)充電了。 太陽(yáng)簡(jiǎn)介

49、 太陽(yáng)是離地球最近的一顆恒星,也是太陽(yáng)的中心天體,它的質(zhì)量占太陽(yáng)系總質(zhì)量的99.865%。太陽(yáng)也是太陽(yáng)系里惟一自己發(fā)光的天體,它給地球帶來(lái)光和熱。如果沒(méi)有太陽(yáng)光的照射,地面的溫度將會(huì)很快地降低到接近絕對(duì)零度。由于太陽(yáng)光的照射,地面平均溫度才會(huì)保持在14左右,形成了人類和絕大局部生物生存的條件。除了原子能、地?zé)岷突鹕奖l(fā)的能量外,地面上大局部能源均直接或間接同太陽(yáng)有關(guān)。 太陽(yáng)是一個(gè)主要由氫和氦組成的熾熱的氣體火球,半徑為6.96105km(是地球半徑的109倍)，質(zhì)量約為1.991027t(是地球質(zhì)量的33萬(wàn)倍)，平均密度約為地球的1/4。太陽(yáng)外表的有效溫度為5762K,而內(nèi)部中心區(qū)域的溫度那么

50、高達(dá)幾千萬(wàn)度。太陽(yáng)的能量主要來(lái)源于氫聚變成氦的聚變反響,每秒有6.571011kg的氫聚合生成6.531011kg的氦,連續(xù)產(chǎn)生3.901023kW能量。這些能量以電磁波的形式,以3105km/s的速度穿越太空射向四面八方。地球只接受到太陽(yáng)總輻射的二十二億分之一,即有1.771014kW到達(dá)地球大氣層上邊緣(“上界),由于穿越大氣層時(shí)的衰減,最后約8.51013kW到達(dá)地球外表,這個(gè)數(shù)量相當(dāng)于全世界發(fā)電量的幾十萬(wàn)倍。根據(jù)目前太陽(yáng)產(chǎn)生的核能速率估算,氫的儲(chǔ)量足夠維持600億年,而地球內(nèi)部組織因熱核反響聚合成氦,它的壽命約為50億年,因此,從這個(gè)意義上講,可以說(shuō)太陽(yáng)的能量是取之不盡、用之不竭的。太

51、陽(yáng)的結(jié)構(gòu)和能量傳遞方式簡(jiǎn)要說(shuō)明如下。太陽(yáng)的質(zhì)量很大,在太陽(yáng)自身的重力作用下,太陽(yáng)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)生原子核反響。這些核反響是太陽(yáng)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(yáng)的活動(dòng)。根據(jù)各種間接和直接的資料,認(rèn)為太陽(yáng)從中心到邊緣可分為核反響區(qū)、輻射區(qū)、對(duì)流區(qū)和太陽(yáng)大氣。(1)核反響區(qū)在太陽(yáng)半徑25%(即0.25R)的區(qū)域內(nèi),是太陽(yáng)的核心,集中了太陽(yáng)一半以上的質(zhì)量。此處溫度大約1500萬(wàn)度(K),壓力約為2500億大氣壓(1atm=101325Pa),密度接近158g/cm3。這局部產(chǎn)生的能量占太陽(yáng)產(chǎn)生的總能量的99%,并以對(duì)流和輻射方式向外輻射。氫聚

52、合時(shí)放出伽瑪射線,這種射線通過(guò)較冷區(qū)域時(shí),消耗能量,增加波長(zhǎng),變成X射線或紫外線及可見(jiàn)光。(2)輻射區(qū)在核反響區(qū)的外面是輻射區(qū),所屬范圍從0.250.8R,溫度下降到13萬(wàn)度,密度下降為0.079g/cm3。在太陽(yáng)核心產(chǎn)生的能量通過(guò)這個(gè)區(qū)域由輻射傳輸出去。(3)對(duì)流區(qū)在輻射區(qū)的外面是對(duì)流區(qū)(對(duì)流層),所屬范圍從0.81.0R,溫度下降為5000K,密度為108g/cm3。在對(duì)流區(qū)內(nèi),能量主要靠對(duì)流傳播。對(duì)流區(qū)及其里面的局部是看不見(jiàn)的,它們的性質(zhì)只能靠同觀測(cè)相符合的理論計(jì)算來(lái)確定。(4)太陽(yáng)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(yáng)大氣的最底層稱為光球,太陽(yáng)的全部光

53、能幾乎全從這個(gè)層次發(fā)出。太陽(yáng)的連續(xù)光譜根本上就是光球的光譜,太陽(yáng)光譜內(nèi)的吸收線根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(yáng)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(yáng)大氣的最外層稱為日冕,是冕是極端稀薄的氣體殼,可以延伸到幾個(gè)太陽(yáng)半徑之遠(yuǎn)。嚴(yán)格說(shuō)來(lái),上述太陽(yáng)大氣的分層僅有形式的意義,實(shí)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?jiàn),太陽(yáng)并不是一個(gè)一定溫度的黑體,而是許多層不同波長(zhǎng)放射、吸收的輻射體。不過(guò),在描述太陽(yáng)時(shí),通常將太陽(yáng)看作溫度為6000K、波長(zhǎng)為0.33.0m的黑色輻射體。太陽(yáng)能利用新近展日前從上海市科委得悉，華東

54、師范大學(xué)科研人員利用納米材料在實(shí)驗(yàn)室中成功“再造葉綠體，以極其低廉的本錢實(shí)現(xiàn)光能發(fā)電。 葉綠體是植物進(jìn)行光合作用的場(chǎng)所，能有效將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化成化學(xué)能。此次課題組并非在植物體外“拷貝了一個(gè)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(yáng)能電池，嘗試將光能轉(zhuǎn)化成電能。在上海市納米專項(xiàng)基金的支持下，經(jīng)過(guò)3年多實(shí)驗(yàn)與探索，這塊仿生太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)化效率已超過(guò)10，接近11的世界最高水平。 工程負(fù)責(zé)人、華東師大納光電集成與先進(jìn)裝備教育部工程研究中心主任孫卓教授展示了新型太陽(yáng)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(jī)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(dú)

55、特：染料充當(dāng)“捕光手，納米二氧化鈦那么是“光電轉(zhuǎn)換器。為了讓染料盡可能多“吃太陽(yáng)光，科研人員還別出心裁地撒了點(diǎn)“佐料一種由納米熒光材料制成的量子點(diǎn)，讓不同波長(zhǎng)的陽(yáng)光都能對(duì)上“捕光手的“胃口。只要不斷改進(jìn)“配方，納米“夾心的光電轉(zhuǎn)化效率就能一次次提高。 作為第三代太陽(yáng)能電池，染料敏化電池的最大吸引力在于廉價(jià)的原材料和簡(jiǎn)單的制作工藝。據(jù)估算，染料敏化電池的本錢僅相當(dāng)于硅電池板的110。同時(shí)，它對(duì)光照條件要求不高，即便在陽(yáng)光不太充足的室內(nèi)，其光電轉(zhuǎn)化率也不會(huì)受到太大影響。另外，它還有許多有趣用途。比方，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(shí)現(xiàn)能源自

56、給自足。太陽(yáng)能是一種潔凈和可持續(xù)產(chǎn)生的能源，開(kāi)展太陽(yáng)能科技可減少在發(fā)電過(guò)程中使用礦物燃料，從而減輕空氣污染及全球暖化的問(wèn)題 太陽(yáng)能利用根本方式太陽(yáng)能利用根本方式可以分為如下4大類。1光熱利用它的根本原來(lái)是將太陽(yáng)輻射能收集起來(lái)，通過(guò)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(yáng)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)所能到達(dá)的溫度和用途的不同，而把太陽(yáng)能光熱利用分為低溫利用200、中溫利用200800和高溫利用800。目前低溫利用主要有太陽(yáng)能熱水器、太陽(yáng)能枯燥器、太陽(yáng)能蒸餾器、太陽(yáng)房、太陽(yáng)能溫室、太陽(yáng)能空調(diào)制冷系統(tǒng)等，中溫利用主要有太陽(yáng)灶、太陽(yáng)能熱發(fā)電聚光

57、集熱裝置等，高溫利用主要有高溫太陽(yáng)爐等。2太陽(yáng)能發(fā)電未來(lái)太陽(yáng)能的大規(guī)模利用是用來(lái)發(fā)電。利用太陽(yáng)能發(fā)電的方式有多種。目前已實(shí)用的主要有以下兩種。光熱電轉(zhuǎn)換。即利用太陽(yáng)輻射所產(chǎn)生的熱能發(fā)電。一般是用太陽(yáng)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(dòng)氣輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。前一過(guò)程為光熱轉(zhuǎn)換，后一過(guò)程為熱電轉(zhuǎn)換。光電轉(zhuǎn)換。其根本原理是利用光生伏打效應(yīng)將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，它的根本裝置是太陽(yáng)能電池。3光化利用這是一種利用太陽(yáng)輻射能直接分解水制氫的光化學(xué)轉(zhuǎn)換方式。4光生物利用通過(guò)植物的光合作用來(lái)實(shí)現(xiàn)將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成為生物質(zhì)的過(guò)程。目前主要有速生植物如薪炭林、油料作物和巨型海藻。 我國(guó)太陽(yáng)能利用

58、產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀中國(guó)蘊(yùn)藏著豐富的太陽(yáng)能資源，太陽(yáng)能利用前景廣闊。目前，我國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模已位居世界第一，是全球太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)量和使用量最大的國(guó)家和重要的太陽(yáng)能光伏電池生產(chǎn)國(guó)。我國(guó)比擬成熟太陽(yáng)能產(chǎn)品有兩項(xiàng)：太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)和太陽(yáng)能熱水系統(tǒng)。 太陽(yáng)能熱水器防凍技術(shù)1、管道加熱類：常見(jiàn)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(jiàn)方案為電機(jī)電磁排空裝置、全機(jī)械排空裝置兩大類3、自體加熱機(jī)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。1+1=3 2023-3-5 1

59、3:04晶體硅太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能是人類取之不盡用之不竭的可再生能源也是清潔能源，不產(chǎn)生任何的環(huán)境污染。在太陽(yáng)能的有效利用當(dāng)中；大陽(yáng)能光電利用是近些年來(lái)開(kāi)展最快，最具活力的研究領(lǐng)域， 是其中最受矚目的工程之一。為此，人們研制和開(kāi)發(fā)了太陽(yáng)能電池。制作太陽(yáng)能電池主要是以半導(dǎo)體材料為根底，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電于轉(zhuǎn)換反響，根據(jù)所用材料的不同，太陽(yáng)能電池可分為：1、硅太陽(yáng)能電池；2、以無(wú)機(jī)鹽如砷化鎵III-V化合物、硫化鎘、銅銦硒等多元化合物為材料的電池；3、功能高分子材料制備的大陽(yáng)能電池；4、納米晶太陽(yáng)能電池等。不管以何種材料來(lái)制作電池，對(duì)太陽(yáng)能電池材料一般的要求有：1、半導(dǎo)體材料的

60、禁帶不能太寬；要有較高的光電轉(zhuǎn)換效率：3、材料本身對(duì)環(huán)境不造成污染；4、材料便于工業(yè)化生產(chǎn)且材料性能穩(wěn)定?；谝陨蠋讉€(gè)方面考慮，硅是最理想的太陽(yáng)能電池材料，這也是太陽(yáng)能電池以硅材料為主的主要原因。但隨著新材料的不斷開(kāi)發(fā)和相關(guān)技術(shù)的開(kāi)展，以其它村料為根底的太陽(yáng)能電池也愈來(lái)愈顯示出誘人的前景。本文簡(jiǎn)要地綜述了太陽(yáng)能電池的種類及其研究現(xiàn)狀，并討論了太陽(yáng)能電池的開(kāi)展及趨勢(shì)。1 硅系太陽(yáng)能電池1.1 單晶硅太陽(yáng)能電池硅系列太陽(yáng)能電池中，單晶硅大陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。高性能單晶硅電池是建立在高質(zhì)量單晶硅材料和相關(guān)的成熱的加工處理工藝根底上的?，F(xiàn)在單晶硅的電地工藝己近成熟，在電池制作中，一般