新能源材料與器件課件-緒論-能量概述

1一課程教學(xué)內(nèi)容本課程集中講述當(dāng)前主流新能源材料與器件的發(fā)展概況，內(nèi)容涉及各類新能源材料的基本原理、基本結(jié)構(gòu)和性能等，重點介紹太陽能電池材料、氫能材料、電化學(xué)能源材料等器件及關(guān)鍵材料的應(yīng)用和發(fā)展前景。選用教材：《新能源材料與器件》王新東、王萌編著緒論

課程內(nèi)容課程背景新能源概述3.1能源3.2能源發(fā)展史3.3常規(guī)能源3.4新能源3.5新能源材料與器件的發(fā)展二課程背景Background3新能源技術(shù)是21實際世界經(jīng)濟(jì)發(fā)展中最具決定性影響的五個技術(shù)領(lǐng)域之一（信息、生物、新材料、新能源、空間技術(shù)），而新能源材料與器件是發(fā)展新能源技術(shù)和實現(xiàn)新能源利用的關(guān)鍵。近年來國際能源發(fā)生了重大調(diào)整，全球治理體系深刻變革，我國在“十三五”規(guī)劃的主要目標(biāo)中明確指出：“生態(tài)環(huán)境質(zhì)量總體改善，生產(chǎn)方式和生活方式綠色，低碳水平提高?！睂崿F(xiàn)這一目標(biāo)就是要走綠色發(fā)展道路，發(fā)展新能源被提到了前所未有的國家戰(zhàn)略高度。課程背景Background4戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)：新能源、新材料、新能源汽車新能源材料能源危機(jī)材料發(fā)展環(huán)境污染資源短缺二Background5新能源技術(shù)促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展推動低碳經(jīng)濟(jì)英國政府發(fā)表的《能源白皮書》中，首次提出了“低碳經(jīng)濟(jì)的概念”，低碳經(jīng)濟(jì)概念的提出，引起國際社會的關(guān)注，并且逐步形成共識。所謂低碳經(jīng)濟(jì)，就是以低能耗、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式，或者是含碳燃料所排放的二氧化碳顯著降低的經(jīng)濟(jì)。低碳經(jīng)濟(jì)能夠同時實現(xiàn)三個目標(biāo)。一是解決能源安全問題；二十解決氣候變化和環(huán)境污染問題；三十提高國家經(jīng)濟(jì)競爭力和增加就業(yè)崗位問題。低碳經(jīng)濟(jì)包含：低碳生產(chǎn)、低碳流通、低碳消費三個方面。課程背景二Background6材料和能源是人類社會賴以生存和發(fā)展的最重要物質(zhì)基礎(chǔ)隨著人類發(fā)展和社會工業(yè)化進(jìn)程的推進(jìn)，與人類休戚相關(guān)的室友、天然氣和煤等傳統(tǒng)能源日益減少，隨之而來的環(huán)境污染日益嚴(yán)重，威脅著人類的可持續(xù)發(fā)展，人類社會要實驗可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略，保護(hù)自然環(huán)境與資源，必須發(fā)展新材料和新能源技術(shù)。能源的轉(zhuǎn)化和儲存在充分利用地球資源，實驗人類可持續(xù)發(fā)展、推動低碳經(jīng)濟(jì)方面起著重要的作用。課程背景二Background72017年，中國成為世界最大的原油進(jìn)口國2018年，中國石油對外依存度升至70%課程背景二Background82018年，中國成為世界最大的天然氣進(jìn)口國。對外依存度持續(xù)擴(kuò)大課程背景二Background9汽車尾氣污染引發(fā)了嚴(yán)重的社會問題汽車是污染物總量的主要貢獻(xiàn)者，據(jù)環(huán)境保護(hù)部報告顯示，2017年，全國機(jī)動車排放污染物4359.7萬噸。對北京、上海PM2.5的來源分析，機(jī)動車造成污染都占據(jù)20%以上。課程背景二Background10傳統(tǒng)能源的使用成為環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)渍n程背景二世界十大嚴(yán)重污染城市中國占：個7Background11溫室效應(yīng)——溫室氣體含量與來源課程背景二由于人類大量使用化石燃料，其排放出的CO2等溫室氣體對輻射的選擇性和吸收特性是使地球變暖的主要原因。12課程背景面臨任務(wù)研發(fā)環(huán)境友好、清潔高效的洗呢能源材料與器件成為洗呢能源領(lǐng)域的主旋律低碳生活發(fā)展清潔可再生能源實現(xiàn)清潔能源的高效利用鋰動力電池組超級電容器風(fēng)能太陽能二13三能源概述3.1能源1.基本概念能：物質(zhì)運動轉(zhuǎn)化的量度，也稱為“能量”。從物理學(xué)的觀點看，能量可以簡單地定義為物理系統(tǒng)做功的能力。廣而言之，任何物體都可以轉(zhuǎn)化為能量，但是轉(zhuǎn)化的數(shù)量、轉(zhuǎn)化的難易程度是不同的。能源：可以直接或經(jīng)轉(zhuǎn)換提供人類所需的光、熱、動力等任何形式能量的載能體資源。關(guān)于能源的定義：《科學(xué)技術(shù)百科全書》：“能源是可從其獲得熱、光和動力之類能量的資源”；《大英百科全書》：“能源是一個包括著所有燃料、流水、陽光和風(fēng)的術(shù)語，人類用適當(dāng)?shù)霓D(zhuǎn)換手段便可讓它為自己提供所需的能量”；《日本大百科全書》：“在各種生產(chǎn)活動中，我們利用熱能、機(jī)械能、光能、電能等來作功，可利用來作為這些能量源泉的自然界中的各種載體，稱為能源”能量形式：機(jī)械能（風(fēng)能、水能等）、電磁能、熱能、化學(xué)能、原子能、光能。3.1能源14三能源概述2.能源種類：3.1能源按形成方式一次能源，即可供直接利用的能源煤、石油、天然氣、風(fēng)能、太陽能二次能源，即由一次能源直接或間接轉(zhuǎn)換而來的能源電、蒸汽、煤氣、氫按循環(huán)方式可再生能源，即不會隨它本身的轉(zhuǎn)化或人類的利用而越來越少風(fēng)能、生物質(zhì)能、太陽能、氫能非再生能源，它隨人類的利用而越來越少石油、煤、天然氣、核燃料按環(huán)境保護(hù)的要求清潔能源綠色能源，如太陽能、氫能、風(fēng)能、化學(xué)能源非清潔能源化石燃料按對被利用的程度常規(guī)能源煤、石油、水力、電能新能源太陽能、氫能、地?zé)崮堋⑸镔|(zhì)能、核能15三能源概述能源利用和開發(fā)太陽能化石能源風(fēng)能水能核能地?zé)崮芑瘜W(xué)能源3.1能源16三能源概述人類社會的發(fā)展離不開優(yōu)質(zhì)能源的出現(xiàn)和先進(jìn)能源技術(shù)的使用。在當(dāng)今世界，能源的發(fā)展，能源和環(huán)境，是全世界、全人類共同關(guān)心的問題，也是我國社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要問題。非再生能源:石油、天然氣、煤炭和裂變核燃料約占能源總消費量的85%左右（全世界為90%）再生能源:水力、太陽能、風(fēng)能等只占15%左右。2050年爭取達(dá)到50%。各種能源的消費比例圖:左圖為我國能源結(jié)構(gòu)；右圖為世界能源分布圖3.能源現(xiàn)狀與問題：3.1能源17三能源概述再生能源分布:太陽能占99%以上,風(fēng)能、地?zé)崮?、生物質(zhì)能等不到1%人類使用的能源歸根到底要依靠太陽能，太陽能是人類永恒發(fā)展的能源保證。非水可再生能源（風(fēng)能、太陽能、地?zé)崮?、潮汐能、波浪能、以及生物能）的發(fā)電量會從2007年的2.5%增長至2030年的8.6%。3.1能源18三能源概述能源問題—礦物能源面臨枯竭

能源危機(jī)與能源安全是當(dāng)前世界各國面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)改善能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)能源多元化是國家發(fā)展的必然選擇!3.1能源19三能源概述能源問題—環(huán)境污染利用能源的過程直接污染地球環(huán)境。主要來源：1)煤、石油等燃料的燃燒:我國的煤炭、石油等能源消耗居世界第一；2)汽車排放的廢氣；3)工業(yè)生產(chǎn)(化工廠、煉焦廠等)過程中產(chǎn)生的廢氣，我國單位GDP能耗是發(fā)達(dá)國家的8-10倍，每年新增碳排放量為世界第一大氣污染：1)酸雨問題；2)溫室效應(yīng)；3)臭氧層破壞。3.1能源20三能源概述3.2能源發(fā)展史火的發(fā)現(xiàn)和利用；畜力、風(fēng)力、水力等自然動力的利用；21三能源概述3.2能源發(fā)展史化石燃料的開發(fā)和熱的利用；電的發(fā)現(xiàn)及開發(fā)利用；核能等新能源的發(fā)現(xiàn)及開發(fā)利用22三能源概述3.2能源發(fā)展史柴草時期18世紀(jì)初葉，即資本主義發(fā)展的初期以前為柴草時期。這時人類是以樹葉、雜草等當(dāng)燃料，用于熟食和取暖，而生產(chǎn)活動主要靠人力、畜力以及一些簡單的水力和風(fēng)力機(jī)械作動力。這段漫長的時期，人類社會的生產(chǎn)和生活處于很低的水平。能源簡史根據(jù)各個歷史階段所使用的主要能源，可以分為柴草時期、煤炭時期、石油時期和新能源時期23三能源概述3.2能源發(fā)展史煤炭時期從18世紀(jì)下初葉產(chǎn)業(yè)革命導(dǎo)致了工業(yè)大發(fā)展，逐步擴(kuò)大的煤炭利用促進(jìn)了煤炭工業(yè)的發(fā)展，使煤炭代替了柴薪成為生產(chǎn)生活的主要燃料；燃煤蒸汽機(jī)成為生產(chǎn)的主要動力；煤炭轉(zhuǎn)換成電力進(jìn)入社會各個領(lǐng)域成為生產(chǎn)和生活的重要能源之一，電力的應(yīng)用從根本上改變了人類社會的面貌。24三能源概述3.2能源發(fā)展史石油時期19世紀(jì)中葉，石油資源的發(fā)現(xiàn)，開拓了能源利用的新時代。石油和天然氣以熱值高、運輸方便、清潔和廉價等優(yōu)點，逐步在工業(yè)發(fā)達(dá)國家中代替了煤炭。隨后，世界石油和天然氣的消費量超過了煤炭成為世界能源供應(yīng)的主力。1973年出現(xiàn)的石油危機(jī)，促使人類對能源的開發(fā)利用開始向比較豐富的核能以及太陽能和其他可再生能源改變，以更好地解決人類下一世紀(jì)的能源需求。4.新能源時期進(jìn)入21世紀(jì)，人類開始了對綠色、環(huán)保、高效和穩(wěn)定的新能源的探索。25三能源概述3.3常規(guī)能源常規(guī)能源：在相當(dāng)長的歷史時期和一定的科學(xué)技術(shù)水平下，已經(jīng)被人類長期廣泛利用的能源，不但為人們所熟悉，而且也是當(dāng)前主要能源和應(yīng)用范圍很廣的能源，稱之為常規(guī)能源，如煤炭、石油、天然氣、水能等。（1）煤炭煤炭是理在地殼中億萬年以上的樹木等植物，由于地殼變動等原因，經(jīng)過物理和化學(xué)作用而形成的含碳量很高的可燃物質(zhì)，又稱作原煤。按煤炭的揮發(fā)物含量的不同，將其分為泥煤、褐煤、煙煤和無煙煤等類型。26三能源概述3.3常規(guī)能源（1）煤炭煤炭是地球上蘊藏量最豐富、分布地域最廣的化石燃料。根據(jù)世界能源委員會的評估，世界煤炭可采資源量達(dá)4.84×104億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，占世界化石燃料可采資源量的66.8%。露天開采礦井開采27三能源概述3.3常規(guī)能源（1）煤炭煤炭既是重要的燃料又是珍貴的化工原料，在國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中起著重要作用。煤炭在電源結(jié)構(gòu)中約占72%，在化工生產(chǎn)原料用量中約占50%，在工業(yè)鍋爐燃料中約占90%，在生活民用燃料中約占40%。自20世紀(jì)以來，煤炭主要用于電力生產(chǎn)和在鋼鐵工業(yè)中煉焦，某些國家蒸汽機(jī)車用煤的比例也很大。工業(yè)煉焦28三能源概述3.3常規(guī)能源（2）石油石油是僅次于煤的化石燃料，它是一種天然的黃色、褐色或黑色的流動或半流動的黏稠的可燃液體、烴類混合物。石油也稱為“原油”。它可以被加工成各種餾分，包括天然氣、汽油、石腦油、煤油、柴油、潤滑油、石蠟以及其他許多種衍生產(chǎn)品，是最重要的液體燃料和化工原料。29三能源概述3.3常規(guī)能源（2）石油目前世界上已找到近3萬個油田和7500個氣田，這些油氣田遍布于地殼上六大穩(wěn)定板塊及其周圍的大陸架地區(qū)。在156個較大的盆地內(nèi)幾乎均有油氣田發(fā)現(xiàn)，但分布極不平衡。世界石油儲量分布圖30三能源概述3.3常規(guī)能源（2）石油在現(xiàn)代國防方面，新型武器、超音速飛機(jī)、導(dǎo)彈和火箭所用的燃料都是從石油中提煉出來的。石油是重要的化工原料，可以制成發(fā)展石油化工所需的絕大部分基礎(chǔ)原料?？梢哉f石油是國民經(jīng)濟(jì)的“血脈”。海上鉆井油田開發(fā)示意圖31三能源概述3.3常規(guī)能源（3）天然氣天然氣是除煤和石油之外的另一種重要的一次能源。它燃燒時有很高的發(fā)熱值，對環(huán)境的污染也較小，而且還是一種重要的化工原料。天然氣的生成過程同石油類似，但比石油更容易生成。天然氣是地下巖層中以碳?xì)浠衔餅橹饕煞值臍怏w混合物的總稱。主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烴類綜合組成，其中甲烷占80%~90%。32三能源概述3.3常規(guī)能源（3）天然氣天然氣是蘊藏量豐富，最清潔而便利的優(yōu)質(zhì)能源。世界上天然氣資源豐富，據(jù)俄羅斯學(xué)者預(yù)測，世界常規(guī)天然氣的總資源量達(dá)4×1014-6×1014m3，此外還有大量非常規(guī)天然氣資源。與石油一樣，世界天然氣資源分布也很不均勻，主要集中在中東、蘇聯(lián)和東歐，三者之和約占世界天然氣總儲量的70%。33三能源概述3.3常規(guī)能源（3）天然氣2001年全世界氣體燃料的總消費量為1137百萬噸標(biāo)準(zhǔn)油。其中工業(yè)消費占44.8%，交通運輸占4.8%，其他行業(yè)和生活消費則為50.4%。天然氣市場非常廣闊。世界各地區(qū)的天然氣生產(chǎn)/消費圖（2002年，單位：十億m3）34三能源概述3.3常規(guī)能源（4）水能水能是自然界廣泛存在的一次能源。它可以通過水力發(fā)電站方便地轉(zhuǎn)換為優(yōu)質(zhì)的二次能源—電能。所以通常所說的“水電”既是被廣泛利用的常規(guī)能源，又是可再生能源。而且水力發(fā)電對環(huán)境無污染，因此水能是世界上眾多能源中永不枯竭的優(yōu)質(zhì)能源。35三能源概述3.3常規(guī)能源（4）水能我國土地遼闊，河流眾多，徑流豐沛，落差巨大，蘊藏著豐富的水能資源。據(jù)估計，我國河流水能資源的理論蘊藏量為6.76億kW，年發(fā)電量為59200億kW·h，不論是水能資源的理論蘊藏量，還是可能開發(fā)的水能資源，中國在世界各國中均居第一位。水能資源分布：36三能源概述3.3常規(guī)能源（4）水能水資源分布37三能源概述3.3常規(guī)能源（4）水能三峽工程——世界之最世界防洪效益最為顯著的水利工程：三峽水庫總庫容393億m3，防洪庫容221.5億m3，能有效地控制長江上游洪水，增強長江中下游抗洪能力。世界上最大的水電站：三峽電站總裝機(jī)容量1820萬kW，年發(fā)電量846.8億萬kWh世界泄洪能力最大的泄洪閘：三峽工程泄洪閘最大泄洪能力為10.25萬m3/s。38三能源概述3.3常規(guī)能源（4）水能世界最大的抽水蓄能電站2000年3月14日，廣東省廣州抽水蓄能電站8號機(jī)組移交生產(chǎn)，標(biāo)志著該電站的建設(shè)已全面完成，成為世界上最大的抽水蓄能電站?？傃b機(jī)容量240萬kW的廣蓄電站，一期工程總投資約27億元，二期工程總投資近30億元。39三能源概述3.3常規(guī)能源（5）核能由于原子核的變化而釋放的巨大能最叫作核能，也叫作原子能。核能發(fā)電是一種清潔、高效的能源獲取方式。實現(xiàn)核能的和平利用，就能夠代替化石燃料，目前已生產(chǎn)出各種規(guī)格的核反應(yīng)堆，是核潛艇、核動力破冰船、核電站等設(shè)備的核心部件。40三能源概述3.4新能源1.基本概念新能源是相對常規(guī)能源而言的，一般指以采用新技術(shù)和新材料而獲得的，在新技術(shù)基礎(chǔ)上系統(tǒng)開發(fā)利用的能源。包括太陽能、生物質(zhì)能、化學(xué)能源、風(fēng)能、地?zé)崮堋⒑Ｑ竽?、潮汐能，以及氫能、沼氣、酒精、甲醇等。隨著常規(guī)能源的有限性以及環(huán)境問題的日益突出，以環(huán)保和可再生為特征的新能源越來越得到各國的重視。新能源具有資源可持續(xù)、清潔、分布均衡等特點，必將成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的支柱。新能源產(chǎn)業(yè)的發(fā)展既是整個能源供應(yīng)系統(tǒng)的有效補充手段，也是環(huán)境治理和生態(tài)保護(hù)的重要措施，是滿足人類社會可持續(xù)發(fā)展需要的最終能源選擇。

41三能源概述3.4新能源常見綠色新能源

太陽能風(fēng)能生物質(zhì)能核能化學(xué)能源到“十二五”期末，新能源所占比重應(yīng)該達(dá)到12%—13%到2020年，大電網(wǎng)覆蓋地區(qū)非水電可再生能源發(fā)電在電網(wǎng)總發(fā)電量中的比例達(dá)到3％以上。2.新能源分類42三能源概述3.4新能源2.新能源分類新能源太陽能取之不盡、用之不竭的可再生清潔能源存在轉(zhuǎn)換效率、成本和使用壽命等系列問題氫能質(zhì)量輕、傳熱高、清潔和來源廣氫能的制備和貯存距離大規(guī)模利用還有一定距離核能已實現(xiàn)對核裂變的控制和利用，但尚未實現(xiàn)可控的核聚變反應(yīng)清潔能源之一，和平利用核能為全球所關(guān)注生物質(zhì)能綠色能源，科學(xué)家們預(yù)計將成為未來可持續(xù)新能源系統(tǒng)的重要組成部分風(fēng)能太陽熱輻射引起的大氣流動的動能，是可再生的清潔能源，風(fēng)力發(fā)電是風(fēng)能利用的主要領(lǐng)域43三能源概述3.4新能源2.新能源分類44三能源概述現(xiàn)有能源網(wǎng)絡(luò)3.4新能源45三能源概述3.4新能源電能儲存是當(dāng)前研究的重點。化學(xué)電源（電池）是人們生活中應(yīng)用廣泛的方便儲能技術(shù)，也是高新技術(shù)和現(xiàn)代移動通訊的新型能源。性能優(yōu)越的金屬氰化物-鎳電池、鋰離子電池和燃料電池是21世紀(jì)的綠色能源?；瘜W(xué)電源儲能的電化學(xué)原理、制造技術(shù)和發(fā)展趨勢是新能源開發(fā)的重要組成部分。以風(fēng)能為例，新能源的利用流程46三能源概述3.4新能源3.先進(jìn)儲能技術(shù)儲能，是指能量轉(zhuǎn)化為在自然條件下比較穩(wěn)定的存在形態(tài)的過程：自然儲能——光合作用（太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存）人為儲能——機(jī)械儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能、水能儲存等儲能技術(shù)：在能源開發(fā)、轉(zhuǎn)換、運輸和利用過程中，能量的供應(yīng)和需求之間往往存在數(shù)量上、形態(tài)上和時間上的差異。為了彌補這些差異、有效利用能源，而采取的儲存和釋放能量的人為過程或技術(shù)。47三能源概述3.4新能源儲能技術(shù)一般要求:

儲能密度大

變換損耗小

運行費用低

維護(hù)較容易不污染環(huán)境應(yīng)用最廣最主要的是電能儲存。儲能系統(tǒng)評價指標(biāo):儲能密度

儲能功率

儲能效率

儲能價格環(huán)境負(fù)荷電的儲能技術(shù)大致分三類：

直接儲存電磁能

把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存

把電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能儲存儲能技術(shù)將在能源系統(tǒng)、新能源（單個或集成）技術(shù)及輸送中發(fā)揮重要作用。3.先進(jìn)儲能技術(shù)儲能系統(tǒng)本身并不節(jié)約能源，主要在于能夠提高能源利用體系的效率，促進(jìn)新能源如太陽能和風(fēng)能的發(fā)展。48三能源概述3.5新能源材料與器件的發(fā)展1.能源材料的概念及分類

廣義上，凡能源工業(yè)及能源利用技術(shù)所需的材料都可稱為能源材料。有的學(xué)者分為：新能源技術(shù)材料－如增殖堆用核材料、太陽能電池材料節(jié)能材料－如非晶態(tài)金屬磁性，超導(dǎo)材料。儲能材料－如貯氫（吸氫）材料，高比能電池材料。新能源材料：指實現(xiàn)新能源的轉(zhuǎn)化利用及發(fā)展新能源技術(shù)中所用的關(guān)鍵材料，是發(fā)展新能源技術(shù)的核心和其應(yīng)用的基礎(chǔ)。從材料學(xué)的本質(zhì)和能源發(fā)展的觀點看，高效儲存和有效利用現(xiàn)有能源的新型材料也可歸屬為新能源材料。新能源材料是能源轉(zhuǎn)化、儲存與應(yīng)用過程中的關(guān)鍵材料，主要包括太陽能電池材料、燃料電池材料、鎳氫電池材料、鋰離子電池材料及發(fā)展生物質(zhì)能所需的關(guān)鍵材料等。49三能源概述3.5新能源材料與器件的發(fā)展2.新能源材料的應(yīng)用與發(fā)展新材料把原來習(xí)用已久的能源變?yōu)樾履茉?。如：半?dǎo)體材料把太陽能有效地直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽蝗剂想姵啬苁箽渑c氧反應(yīng)而直接產(chǎn)生電能，代替過去利用氫氣燃料獲得高溫。新電極材料可提高儲能和能力轉(zhuǎn)化效率如：鎳氫電池、鋰離子電池等都是靠電極材料的儲能效果和能量轉(zhuǎn)化功能而發(fā)展起來的新型二次電池。新材料決定著核反應(yīng)堆的性能與安全性新反應(yīng)堆需要新型的耐腐蝕、耐輻射材料，這些新材料的組成與可靠性對核能的安全運行和環(huán)境負(fù)荷起決定作用。材料的組成、結(jié)構(gòu)、制作、加工工藝決定著新能源安全環(huán)保與運行成本。如：太陽電池材料決定著光電轉(zhuǎn)換效率；燃料電池及儲能電池的電極材料及電解質(zhì)的質(zhì)量決定著電池的性能和壽命。50三能源概述3.5新能源材料與器件的發(fā)展物理電源的種類相對較少即為滿足新能源的高效轉(zhuǎn)換和儲存而設(shè)計的清潔裝置。物理電源是指把物理過程的能量轉(zhuǎn)換成電能的裝置最為典型的物理電源是太陽電池