太阳能简介及其应用

太阳能简介及其应用姓名：活下当下灬梦现代社会是节约型社会，而社会生活也应该是节约能耗的生活。但是， 人类目前使用的能源主要是化石能源。 这不仅仅导致的是化石能源的迅速消失，更引起严重的生态环境问题。而太阳能取之不尽，用之不竭，对环境无害，这是人类未来能源最佳选择之一。太阳能（ Solar Energy） ，一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。 自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存， 而自古人类也懂得以阳光晒干物件， 并作为保存食物的方法， 如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。太阳能从 1615 年法国工程师所罗门·德·考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起经历了 300 多年的发展历史到现在，已经极大融入进人们的生活之中。尤其表现在太阳能电池、太阳能交通工具、太阳能建筑、太阳能海水淡化，太阳能制氢等等。将太阳能转化为电能， 一直是人类美好的理想． 1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一块单晶硅太阳能电池， 从此， 人类这一理想就逐渐转变为现实． 太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置， 是由各种具有不同电子特性的半导体材料制成的平面器件， 具有强大的内部电场．内部电场在太阳光的照射下，发生了电子和空穴的分离，电子和空穴分别向两个相反的方向移动， 正、 负电荷分别聚集而产生电动势 rtl ，即在太阳能电池的正面和背面之间产生电压，接通外电路后就能输出直流电流．例如以 N半导体砷化掠和碳组成的电池 (N。GaAs[K2Se— KzSe《 OH[C]就是一种典型的太阳能电池．近年来，太阳能电池得到飞速发展， 20世纪 80年代以来，发展为以硫化镐、砷化掠等新型半导体材料为基础的无机太阳能电池和以份普 ( 又称都花普 ) 、酞普及叶绿素等为基材的有机太阳能电池．太阳能电他的效率 ( 即光能转化为电能的比例 ) 也得到很大的提高，例如单晶硅太阳能电池的效率从最初的 6． 0％提高到 24． 7％；薄膜蹄化锦太阳能电他的效率为 16． 4％；在单晶硅片上、下表面分别沉积 P型和 N型非晶硅薄膜制成的 HIT型电池，效率已达 21． 0％．当今世界上光电转化效率最高的当属砷化掠多结太阳能电池， 它在聚油船倍的阳光条件下， 光电转化效率已高达 35． 0％，并向 40． 0％的高峰攀升。太阳能电池应用非常广泛，也能较好地应用于交通工具．最近，美国研制了一种新型的太阳能电池驱动的飞行器，称“太阳神原型机”．该机质量只有 700kg，翼展 74m，机翼上面装有 6． 5万块太阳能电池板，首次试飞就成功地升到 24． 7km的高空，理论飞行高度可达30． 9km*该飞行器的研制是航天航空技术领域的一次革命， 显示了太阳能电池在飞行器上的广阔应用前景 *太阳能电池在车、船上的应用研究也相当成功， 例如， 日本京都陶瓷公司和 Kitami 理工学院共同研制开发的太阳能汽车“蓝鹰”号，在第五届世界太阳能汽车技力赛上表现非常突出．澳大利亚的太阳能汽车 Auroral01 ，外型新颖别致，像个飞碟，行程 3*010Mm，仅耗时 41*1h，平均速度达 72*96knVh*1996年日本人肯尼兹· 霍维也号驾驶一条由回收废罐头盒制成的太阳能光电动船， 整条船上的船篷都装有太阳能电池， 从厄瓜多尔航行到日本，航程 16Mm，历时 120d，此举充分显示了太阳能电池的广阔应用前景．太阳能再建筑上的应用也是极其成功的。 从 1941年美国麻省理工学院就建立了第一批太阳能建筑并取得专利后． 澳大利亚悉尼市政府为了举办 2000年奥运会， 建筑了 665套永久性太阳能住宅和 500座太阳能活动房， 供各国运动员下塌， 并且在悉尼奥运村中的宴会厅和自助餐厅的屋顶上安装了太阳能电池， 此举开创了 “绿色奥运” 的先河． 此外在悉尼奥林匹克林荫大道上， 排列着 19座太阳能灯塔， 灯塔上的太阳能电池，白天将阳光的光能转化为电能，贮存于蓄电池中；当暮色降临时，蓄电池中的电能自动释放，将路灯点亮．这项技术在航海灯塔上也已得到应用．太阳能电池向建筑供电的形式非常灵活， 既可安装太阳能电池屋顶， 也可将房屋的墙壁做成太阳能幕墙， 或将窗台做成太阳能窗沿． 安装在美国纽约第四时代广场 35— 48层的太阳能幕墙为整栋大楼提供了 1*5％的电力，而目前太阳能利用最常见的形式是将太阳能电池铺设在倾斜的屋顶上． 世界上最大的太阳能屋顶位于德国 Hema， 功率为1MW．上海交通大学太阳能研究所在该校阅行校区建设的生态能源房，为单层建筑，建筑面积 245m2，内设展示厅、休息室、物品存放室、厕所和太阳能浴室等．该生态能源房安装了功率 4kW的太阳能电池、1kW的风能发电机、 10m2的太阳能集热器和 2kW的地热泵等设施． 由这些绿色能源系统向生态能源房供电、供热和供冷 *其中太阳能和风能发出的电能充入蓄电池， 转变成 220V交流电后， 向室内的电灯、 电视、空调、传真机、计算机和洗衣机等供电， 2kW的地热泵用井水循环，可对室内供冷、 供热， 而 10m2的太阳能集热器可为室内 24喉供热水． 这对未来住房设计是一种有益的探索 . 众所周知，淡水资源的紧缺一直是人类发展所要迫切解决的问题， 而利用太阳能获取淡水一直是专家学者积极研究的课题之一。 太阳能海水淡化一般都采用蒸馏法， 目前太阳能蒸馏装置主要有被动式蒸馏系统和主动式蒸馏系统． 被动式蒸馏系统最典型的例子是盘式太阳能蒸馏器，其结构简单，取材方便，人类对其应用研究已有近 100沥史． 目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中在新材料的选用、 各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用等方面 *现在较为理想的盘式太阳能蒸馏器的日产水量一般为 3— 4kdm2r4I* 若在海水中添加木炭等黑色吸热物质， 产水量还有很大提高． 被动式太阳能蒸馏系统一个严重的缺点是工作温度低， 产水量不高， 也不利于在夜间、 阴雨天工作及利用其他余热 *1976年由 S01iman等人最先提出主动式太阳能蒸馏器的设想， 经过多年的研究和发展， 目前的主动式太阳能蒸馏系统有多种 *总而言之，是在被动式太阳能蒸馏系统中增加一些其他附属设备， 使其运行温度得以大幅度提高， 其内部传质过程得以改善， 并且大部分设备都能主动回收蒸汽在冷凝过程中释放的潜热， 使其能得到比传统太阳能蒸馏器高出一倍甚至数倍的产水量， 因而目前受到广泛重视。同样的太阳能制氢也是我们未来努力的方向之一。 氢是一种二次能源，也是未来的新能源，干净无毒，对环境无污染，可用于不同的能量转换器．氢燃烧生成水，水可再经过光解产生氢，以取之不尽的水为原料， 以太阳能为初次能源， 从而构成一个对环境无污染的能源利用循环 [5I ．氢是氢燃料电池的燃料，我国己研制出加一次氢可行驶 300km的可乘坐 9人的氢燃料电池车． 这是一种完全无污染的环保型车， 但目前制氢的方法主要是烃—蒸汽催化转化， 这样生产氢会影响环境， 而用电解水的方法制氢又成本太高， 使用太阳能电池就能解决这一问题．目前， 在利用太阳能制氢方面除电解水制氢外，特别引入注目的是金属有机化合物用于光解水的研究， 近年已取得不少令人鼓舞的重要结果， 但距离高效产氢和达到实用阶段， 尚有较大差距 L61，相信在研究人员的努力下，会有新的突破．最近，科研人员利用生物技术迫使藻类植物在光合作用下吸收 C02，放出 02．目前，这一研究己取得很大的进展，在不久的将来可望实现实用化 . 太阳能作为一种热辐射能源， 是一种无污染的清洁能源， 对于太阳能的开发利用已经成为世界各国索取和利用新能源， 进行节能、 环保的重要探究项目之一， 取得了较大的进展并已进入实用阶段。 近几年随着我国经济的快速发展和对环境保护的重视， 非凡是在今年提出的建设节约型社会的方针后， 太阳能作为一种取之不尽用之不竭的新型环保新能源，一种较为简单、经济、环保、可靠的改善建筑环境的方法， 一种很适合我国经济目前状况的采暖及供热方式， 在我国得到了大力的推广和广泛的使用。