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太陽(yáng)能的基本常識(shí)

國(guó)陸地表面每年接受的太陽(yáng)能就相當(dāng)于 1700 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，太陽(yáng)能的總量很大。但十分分散，能流密度較低，達(dá)地面的太陽(yáng)能每平方米只有 1000 瓦左右。同時(shí)，地面上太陽(yáng)能還受季節(jié)、晝夜、氣候等影響，時(shí)陰時(shí)晴，時(shí)強(qiáng)時(shí)弱，具有不穩(wěn)定性。根據(jù)太陽(yáng)能的特點(diǎn)，必需解決以下四個(gè)基本技術(shù)問(wèn)題，才干有效地加以利用。

1 太陽(yáng)能采集 2 太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換 3 太陽(yáng)能貯存 4 太陽(yáng)能輸運(yùn)

經(jīng)過(guò)最近 20 多年的努力，太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用是當(dāng)今國(guó)際上一大熱點(diǎn)。太陽(yáng)能技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，太陽(yáng)能利用領(lǐng)域已由生活熱水，建筑采暖等擴(kuò)展到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)許多部門(mén)，人們已經(jīng)強(qiáng)烈意識(shí)到一個(gè)廣泛利用太陽(yáng)能和可再生能源的新時(shí)代 — 太陽(yáng)能時(shí)代即將來(lái)到

太陽(yáng)能利用的基本知識(shí)

1 太陽(yáng)的基本結(jié)構(gòu)

主要由氫和氦組成，太陽(yáng)能是一個(gè)熾熱氣體構(gòu)成的球體。其中氫占 80% 氦占 19%

2 太陽(yáng)常數(shù)

地球大氣層以上垂直于太陽(yáng)光線的平面上，太陽(yáng)常數(shù)是指在太陽(yáng)地球間平均距離外。單位面積，單位時(shí)間內(nèi)的太陽(yáng)輻射能的數(shù)值，該數(shù)值是個(gè)常數(shù)，一般取 1367 瓦 / 米 2 4920 千焦 / 米 2 時(shí)）

太陽(yáng)光到達(dá)地面的輻射強(qiáng)度大大降低。 由于通過(guò)地球外大氣層吸收反射。

3 太陽(yáng)輻射能和到達(dá)地球的太陽(yáng)能

相當(dāng)于每秒鐘燃燒 1.28 億噸標(biāo)準(zhǔn)煤所放出的能量。 整個(gè)太陽(yáng)每秒鐘釋放出來(lái)的能量是無(wú)比巨大的高達(dá) 3.826 1033 爾格或 37.3 106 兆焦。

大約為 17 萬(wàn)億千瓦，太陽(yáng)輻射到達(dá)地球陸地表面的能量。僅占到達(dá)地球大氣外層外表總輻射量的 10% 即使這樣，也相當(dāng)目前全世界一年內(nèi)能源總消耗量的 3.5 萬(wàn)倍。

4 國(guó)的太陽(yáng)能資源

全國(guó)有 2/3 以上的地區(qū)，國(guó)太陽(yáng)能資源十分豐富。年輻照總量大于 502 萬(wàn)千焦 / 米 2 年日照時(shí)數(shù)在 2000 小時(shí)以上。

5 太陽(yáng)能的特點(diǎn)

太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)

與慣例能源相比有三大優(yōu)點(diǎn)： 太陽(yáng)能作為一種新能源。

人類(lèi)可以利用的最豐富的能源，第一。據(jù)估計(jì)，過(guò)去漫長(zhǎng)的 11 億年中，太陽(yáng)消耗了自身能量的 2% 可以說(shuō)是取之不盡，用之不竭。

地球上，第二。無(wú)論何處都有太陽(yáng)能，可以就地開(kāi)發(fā)利用，不存在運(yùn)輸問(wèn)題，尤其對(duì)交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)更具有利用的價(jià)值。

太陽(yáng)能是一種潔凈的能源，第三。開(kāi)發(fā)和利用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣，也沒(méi)有噪音，更不會(huì)影響生態(tài)平衡。

太陽(yáng)能的缺點(diǎn)

太陽(yáng)能的利用有它缺點(diǎn)：

能流密度較低，第一。日照較好的地面上 1 平方米的面積所接受的能量只有 1 千瓦左右。往往需要相當(dāng)大的采光集熱面才能滿(mǎn)足使用要求，從而使裝置地面積大，用料多，利息增加。

大氣影響較大，第二。給使用帶來(lái)不少困難。

如：?jiǎn)尉Ч瑁?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)的資料有許多種。多晶硅，非晶硅，砷化鎵，硒銦銅等。發(fā)電原理基本相同，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 P N 結(jié)。

一部分光子被硅材料吸收；光子的能量傳送給了硅原子，當(dāng)光線照射太陽(yáng)能電池外表時(shí)。使電子發(fā)生了越遷，成為自由電子在 P N 結(jié)兩側(cè)集聚形成了電位差，當(dāng)外部接通電路時(shí)，該電壓的作用下，將會(huì)有電流流過(guò)外部電路發(fā)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：

幾乎改變了一切，硅 ” 這個(gè)星球上儲(chǔ)藏最豐量的資料之一。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。甚至人類(lèi)的思維。 20 世紀(jì)末，生活中處處可見(jiàn) “ 硅 ” 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：

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) 60 年代。上世紀(jì)末，人類(lèi)不時(shí)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，不只在空間應(yīng)用，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(hù)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)電并入鄉(xiāng)村用電系統(tǒng)及遙遠(yuǎn)地區(qū)自然界村落供電系統(tǒng)納入發(fā)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)。

6 太陽(yáng)能利用的技術(shù)領(lǐng)域

即光熱轉(zhuǎn)換、光電轉(zhuǎn)換和光化學(xué)轉(zhuǎn)換，人類(lèi)直接利用太陽(yáng)能有三大技術(shù)領(lǐng)域。此外，還有儲(chǔ)能技術(shù)。

如熱水器、開(kāi)水器、干燥器，太陽(yáng)光熱轉(zhuǎn)換技術(shù)的產(chǎn)品很多。采暖和制冷，溫室與太陽(yáng)房，太陽(yáng)灶和高溫爐，海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽(yáng)能醫(yī)療器具。

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