太阳能作业

课程名称：新能源材料与技术

班级：09050105

学号：0905010520

姓名：狄云飞

专业：材料科学与工程学院

太阳能的发展前景

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。

一、太阳能是地球上主要能温的总来源

由于太阳持续、恒定地向地球辐射输送大量能量，经植物的光合作用形成生物质能；被埋藏在地下的动植物经湿长的时间转化，形成厂煤炭、天然气和石油等矿物燃料；江河湖海中的水经阳光晒热蒸发，又凝结降落在高山上，形成丁水能；空气经太阳照射加热，产生密度差，形成丁风能。因此，地球上这些主要能源的能都来自太阳，所以太阳能是地球上主要能源的总来源。

二、太阳能的利用方式

人类利用太阳能已有悠久的历史，利用的方式也多种多样，员古老而又简单的利用是晒太阳取暖、晒衣服、晒粮食及晒其他东西，即将太阳辐射能转变为热能利用。出而。就其利用过程来说都是特太阳能转变为其他形式的能来利用，形成丁太阳能利用技术．即采用某些装置或系统犄人阳能的辐射能收集、转换或贮藏及利用。因此，按太阳辐射能转换成其他形式，可分为三种利用方式：化学能转换、热能转换与电能转换。

太阳能转换为化学能，最常见的就是植物的光合作用、即二氧化碳和水在阳光照射下，借助植物的叶绿隶，吸收光能转化为碳水化合物之类的生物质的化学能，而贮存于植物或其果实中。光化反应是另一种化学能转换。它是指某些物质在阳光照射下吸热分解，当其在低温时又复合，可释放吸收的太阳能c如三氧化硫吸热时生成二氧化硫与氧(800℃)，友100℃下复合，又生成三氧化疏，同时放出热量。地球陆地上的植物通过光合作用利用太阳能约为到达地球上太阳能的干分之四到五，但其利用效率却仅干分之五左右。

光电转换是把太阳辐射能转换为电能。可通过光电元件(太阳电池)将太阳能直接转换为电能；也可先把太阳能转换成热能，再通过热发电设备转换为电能。目前太阳电他的转换效率平均为lo％一15％，且成本高。

现代太阳能利用技术与方式虽多种多样，但目前仍处在初级阶段，存在的普遍问题是：收集与利用效率低，成本高，设备使用寿命短，高效率的贮存太阳能手段缺少，随着科学技

术进步，这些问题的改善与解决，太阳能的利用将有光辉的前景，可能成为人类的主要能源。 三、太阳能的特点

太阳能作为—种能源．与煤、石油等常规能源相比，具有如下特点：

太阳能是一种持久、普遍、巨大的能源 从地球诞生时候起，阳光就照射地球，向地球提供能源，估计已47亿多年。据太阳的重量估算，太阳的寿命还有60亿年以外由此，可以说太阳能是取之不尽，用之不竭的，它将持久地向地球输送能量。阳光普照大地，无处不有，且无须开采、运结，随处可取，更是广阔农村可利用的丰富能源资源：

太阳能是一种洁净、无污染的能源 能源利用都或多或少带来对环境的污染，造成公害。太阳能却是洁净的．它本身木会对环境造成污染，也不影响生态平衡。太阳能能量密度低，且受地区、昼夜、气候等自然条件限制 太阳能能量虽然巨大，但能量密度很低，就是在晴朗天气，中午垂直投射到每m2面积上的太阳能最多约1kw左右。因此，为收集够使用的能量，需要庞大的收集设备，耗资多，占地面积大，而且能量的提供是问阴性的，白天有，晚间无；晴天有，阴雨天无；供应极不稳定，这就必须有贮能装置．需增加投资，也使使用不便。

由于太阳能的这些特点，特别是缺点，给其使用中的技术、经济带来许多问题，使这种古老能源的利用才处于探索、试验及利用的初级阶段。要完善地利用它为人类造福．还要走很长的路，作很多工作。

四 太阳能的利用

太阳能利用包括太阳能光伏发电、太阳能热发电，以及太阳能热水器和太阳房、太阳能空调等利用方式。

光伏发电是根据光生伏打效应原理，利用太阳电池将太阳光能直接转化为电能。不论是独立使用还是并网发电，光伏发电系统主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，所以，光伏发电设备极为精炼，可靠稳定寿命长、安装维护简便。理论上讲，光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合，上至航天器，下至家用电源，大到兆瓦级电站，小到玩具，光伏电源可以无处不在。太阳能热发电，也叫聚焦型太阳能热发电（Concentrating Solar Power，简称CSP），通过大量反射镜以聚焦的方式将太阳能直射光聚集起来，加热工质，产生高温高压的蒸汽，蒸汽驱动汽轮机发电。

太阳能热水器各国应用已经比较普遍。1991年美国销售太阳能热水器l02万m d，以色列1992年有65％的家庭已装上太阳能热水器c日本并选用不同型式的太阳能集热器用于工

业，如食品、染色和纤维等行业。我国到1993年全国已安装太阳朗热水器250厅，有近300家工厂生产大阳能热水器，产品质最已达到80年代国际水平，材料研蚀引起的水污染基本得到解决，使用寿命由原来的5年左右提高到10一15年。随着人民生活水平的提高，家庭热水需求迫切．太阳能热水器行业发展迅速．年销售量逐年持续上涨。 利用先进的超导传热贮能技术，集成了太阳能，生物质能，超导地源制冷系统的优点，最新研发成功的一种高效节能的冷暖空调系统。

太阳能取暖技术凰渐成熟。国外已出现采暖不带外购能源的高技术低能耗太阳房。一些国家对主动式太阳能建筑已采用计算机辅助设计，被动式太阳房的设计和材料亦日臻完善。我国1993年已建成被动式太阳房180万mJ，太阳房的推广主要在采暖区，近年来也发展到一些过渡地带。太阳房的节煤宰全国平均可达20一40k8标煤／m2?年。太阳能采暖并发展到养殖业，如猪台、鸡舍的太阳能采暖，收到了较好的经济效益。

我国农村1994年已使用的太阳灶为145347台，每台太阳灶每年可节荣500一700k80为了在主要靠薪柴提供生活用能的发展中国家推广太阳灶，世界银行和联合国开发计划署已决定对此给予一定的补助c

太阳能电池由于提高了单品硅光电他的转换效率，开发了多晶硅、非晶硅等低成本的材料以及化合物半导体等提高转换效率的新材料，因而使光电他的转换效率不断提高，造价大幅度下降，产旦也大大增加。1992年世界总销售量57．9Mw，其中日本lB．8MW．美国18．1Mw，多晶硅电池效率达17％。我国1993年销售太阳能电他1．1Mw．多晶硅电池效率为13％。太阳能电他的应用领域也逐步扩大，已用于航标、无线电通信、铁路信号、电视差转系统、牧民家用电源系统、放牧电围栏、太阳能水泵以及边远地区光伏电池电站等方面。大型光电需要解决的一个重要问题是并网或蔷电，这需要增加变流器、升压器、防逆流器等装置，使系统变得复杂，造价增高。

六 中国太阳能的发展前景

随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大，石油的枯竭几乎像一个咒语，给人类带来了不安。何为石油等不可再生能源的替代者？各国都开始力推可再生能源，其中开发和利用太阳能已成为可再生能源中最炙热的“新宠”，发展太阳能已是大势所趋，太阳能时代已为时不远了。

太阳能利用指太阳能的直接转化和利用。利用半导体器件的光伏效应原理，把太阳辐射能转换成电能称太阳能光伏技术。把太阳辐射能转换成热能的属于太阳能利用技术，再利用