太陽能的發(fā)展?fàn)顩r

摘要：太陽能作為一種分布廣泛、取之不盡、用之不竭的無污染清潔能源，大大的優(yōu)于風(fēng)能、水能、生物質(zhì)能等其他可再生能源，是人類社會可持續(xù)發(fā)展的首選能源。人類利用太陽能有三大技術(shù)領(lǐng)域，即光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和光化轉(zhuǎn)換，此外，還有儲能技術(shù)。

關(guān)鍵詞：太陽能 發(fā)展?fàn)顩r

1 太陽能光熱轉(zhuǎn)換

太陽能光熱轉(zhuǎn)換的基本原理是把太陽能輻射收集起來，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)換成熱能加以利用。利用太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的產(chǎn)品最多：如熱水器、開水器、干燥器、采暖與制冷、溫室和太陽房、太陽灶和高溫爐、海水淡化裝置、熱泵、熱力發(fā)電裝置和太陽能醫(yī)療器具等。

2 太陽能光電轉(zhuǎn)換

太陽能光電轉(zhuǎn)換是通過太陽電池將太陽輻射轉(zhuǎn)換成電力加以利用，這種轉(zhuǎn)換技術(shù)比太陽能光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)更高一級。利用太陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的裝置：各種規(guī)格類型的太陽電池板、獨(dú)立或并網(wǎng)供電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、電源箱、燈箱等。太陽能電池板是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中的核心部分，也是太陽能發(fā)電系統(tǒng)中價值最高的部分，其作用是利用光生伏打效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，或送往蓄電池中存儲起來，或推動負(fù)載工作。

太陽能電池是一對光有響應(yīng)并能將光能轉(zhuǎn)換成電力的器件。太陽能電池材料主要有單晶硅、多晶硅、非晶硅薄膜、砷化鎵薄膜、硒銦銅薄膜等。綜合考慮，硅是最合適最理想的太陽能電池材料，目前太陽能電池主要以硅材料為主。太陽能電池工作原理的基礎(chǔ)，是半導(dǎo)體PN結(jié)光生伏打效應(yīng)。所謂光生伏打效應(yīng)就是當(dāng)物體受到光照射，物體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化時產(chǎn)生電動勢和電流的一種效應(yīng)。當(dāng)太陽或其他光照射半導(dǎo)體PN結(jié)，就會在PN結(jié)兩邊出現(xiàn)電壓，叫做光生現(xiàn)象，就是著名的光生伏打效應(yīng)。此時，若使PN結(jié)短路，就會產(chǎn)生電流。

3 太陽能光化學(xué)轉(zhuǎn)換

太陽能光化學(xué)轉(zhuǎn)換即光合作用、光電化學(xué)作用、光敏化學(xué)作用及光分解反應(yīng)等，目前只是出于試驗(yàn)階段，預(yù)計到2050年后可投入商業(yè)化應(yīng)用，一旦太陽能光化學(xué)轉(zhuǎn)換技術(shù)和產(chǎn)品進(jìn)入市場化，將引起能源革命。

4 太陽能集熱器

太陽能集熱器是吸收太陽輻射并將產(chǎn)生的熱能傳遞到傳熱介質(zhì)的裝置。其包含的含義：第一：太陽能集熱器是一種裝置；第二：太陽能集熱器可以吸收太陽輻射；第三：太陽能集熱器可以產(chǎn)生熱能；第四：太陽能集熱器可以將熱能傳遞到傳熱介質(zhì)。太陽輻射的能流密度低，在利用太陽能時為了獲得足夠的能量，或者為了提高溫度，必須采用一定的技術(shù)和裝置（集熱器），對太陽能進(jìn)行采集。太陽能集熱器是把太陽輻射能轉(zhuǎn)換成熱能的設(shè)備，它是太陽能熱利用中的關(guān)鍵設(shè)備。集熱器是將收集的太陽能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，并將它傳給工作介質(zhì)（流體）的一種特殊換熱裝置。

4.1 太陽能集熱器的組成 太陽集熱系統(tǒng)由集熱器、貯熱水箱、管道、控制器等組成。集熱器是用來吸收太陽輻射使之轉(zhuǎn)換為熱能并傳遞給熱介質(zhì)的裝置。常見的有平板型、真空管型和聚光型太陽能集熱器。水箱，由高水箱、存水箱和低水箱三部分組成。高水箱內(nèi)設(shè)有機(jī)械控制的潤水器、沖水閥和泄水閥以及電極浮子開關(guān)，潤水器和沖水閥的閥座分別與設(shè)置在存水箱內(nèi)的三通沖水管連接，泄水閥開啟，高水箱與存水箱連通；低水箱內(nèi)設(shè)置杠桿式浮子開關(guān)，浮子閥芯開啟，存水箱與低水箱連通；低水箱內(nèi)還設(shè)有潛水泵、過濾器和排污管，潛水泵出水管口位于高水箱內(nèi)，潛水泵的關(guān)閉通過高水箱內(nèi)的電極浮子開關(guān)控制?？刂破靼凑疹A(yù)定順序改變主電路或控制電路的接線和改變電路中電阻值來控制電動機(jī)的啟動、調(diào)速、制動和反向的主令裝置。

4.2 太陽能集熱器的分類 太陽能集熱器按是否聚光這一主要特征可以分為非聚光集熱器和聚光集熱器兩大類。非聚光集熱器即照射到采光面的太陽輻射不改變方向，也不集中射到吸熱體上的太陽集熱器。聚光集熱器通常有特殊的鏡發(fā)射器或折射器（聚光器）能將陽光會聚在面積較小的吸熱面上，以提高吸收器上的能流密度，從而獲得較高溫度，但只能利用直射輻射，且需要跟蹤太陽（跟蹤系統(tǒng)），主要應(yīng)用于太陽能熱動力發(fā)電。而非聚光集熱器又可分為悶曬式集熱器、平板式集熱器和真空管式集熱器，其中真空管式集熱器又包含全玻璃真空管式和熱管真空管式。按照集熱器的工作溫度范圍，太陽集熱器可分為三大類型低溫型集熱器（低溫集熱器是工作溫度在100℃以下的太陽集熱器）、中溫集熱器（中溫集熱器是工作溫度在100℃～200℃的太陽集熱器）、高溫集熱器（高溫集熱器是工作溫度在200℃以上的太陽集熱器）。按集熱器的傳熱工質(zhì)類型分為液體集熱器和空氣集熱器。按集熱器是否跟蹤太陽分為跟蹤集熱器、非跟蹤集熱器。

4.3 太陽能集熱器的特點(diǎn) 悶曬式集熱器是最簡單的集熱器，工作溫度低，成本低廉，全年太陽能量利用率20%。由于結(jié)構(gòu)笨重，熱水保溫問題不易解決，目前應(yīng)用較少。

平板型集熱器是太陽能低溫?zé)崂玫幕静考?，是非聚光類集熱器中最簡單且?yīng)用最廣的集熱器。與聚光型集熱器相比具有下列特點(diǎn)：①結(jié)構(gòu)簡單，不需要跟蹤；②工作可靠，成本較低；③可同時接收直射輻射和散射輻射；④熱流密度較低，工質(zhì)溫度較低，運(yùn)行安全。

5 太陽能的地位與作用

太陽能資源的開發(fā)利用關(guān)系到能源、經(jīng)濟(jì)、社會和環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展，太陽能的重要地位與作用可概述如下：

①可解決并滿足我國農(nóng)村用能及邊遠(yuǎn)地區(qū)用電和生態(tài)建設(shè)的需要；②有著巨大的潛在市場；③可為開發(fā)西部做出重要貢獻(xiàn)；④可滿足可持續(xù)發(fā)展的需要；⑤能夠調(diào)整能源結(jié)構(gòu)；⑥可保護(hù)環(huán)境。