太陽能的轉換及其特點是什么
文章來源:未知時間:2022-01-19
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太陽能是一種輻射能，具有即時性，必須即時轉換成其它形式能量才能利用和貯存。將太陽能轉換成不同形式的能量需要不同的能量轉換器，集熱器通過吸收面可以將太陽能轉換成熱能，利用光伏效應太陽電池可以將太陽能轉換成電能，通過光合作用植物可以將太陽能轉換成生物質能，等等。原則上，太陽能可以直接或間接轉換成任何形式的能量，但轉換次數越多，最終太陽能轉換的效率便越低。
太陽能-熱能轉換
黑色吸收面吸收太陽輻射，可以將太陽能轉換成熱能，其吸收性能好，但輻射熱損失大，所以黑色吸收面不是理想的太陽能吸收面。選擇性吸收面具有高的太陽吸收比和低的發射比，吸收太陽輻射的性能好，且輻射熱損失小，是比較理想的太陽能吸收面。這種吸收面由選擇性吸收材料制成，簡稱為選擇性涂層。它是在本世紀40年代提出的，1955年達到實用要求，70年代以后研制成許多新型選擇性涂層并進行批量生產和推廣應用，目前已研制成上百種選擇性涂層。我國自70年代開始研制選擇性涂層，取得了許多成果，并在太陽集熱器上廣泛使用，效果十分顯著。
太陽能-電能轉換
電能是一種高品位能量，利用、傳輸和分配都比較方便。將太陽能轉換為電能是大規模利用太陽能的重要技術基礎，世界各國都十分重視，其轉換途徑很多，有光電直接轉換，有光熱電間接轉換等。這里重點介紹光電直接轉換器件--太陽電池。世界上，1941年出現有關硅太陽電池報道，1954年研制成效率達6％的單晶硅
太陽電池，1958年太陽電池應用于衛星供電。在70年代以前，由于太陽電池效率低，售價昂貴，主要應用在空間。70年代以后，對太陽電池材料、結構和工藝進行了廣泛研究，在提高效率和降低成本方面取得較大進展，地面應用規模逐漸擴大，但從大規模利用太陽能而言，與常規發電相比，成本仍然大高。
目前，世界上太陽電他的實驗室效率最高水平為：單晶硅電池24％（4cm2），多晶硅電池18.6％（4cm2）， InGaP／GaAs雙結電池30．28％（AM1），非晶硅電池14．5％（初始）、12．8（穩定），碲化鎘電池15．8％，硅帶電池14．6％，二氧化鈦有機納米電池10．96％。
我國于1958年開始太陽電池的研究，40多年來取得不少成果。目前，我國太陽電他的實驗室效率最高水平為：單晶硅電池20．4％（2cm×2cm），多晶硅電池14．5％（2cm×2cm）、12％（10cm×10cm），GaAs電池 20．1％（lcm×cm），GaAs／Ge電池19．5％（AM0），CulnSe電池9％（lcm×1cm），多晶硅薄膜電池13．6％ （lcm×1cm，非活性硅襯底），非晶硅電池8．6％（10cm×10cm）、7．9％（20cm×20cm）、6．2％（30cm×30cm）， 二氧化鈦納米有機電池10％（1cm×1cm）。
太陽能-氫能轉換
氫能是一種高品位能源。太陽能可以通過分解水或其它途徑轉換成氫能，即太陽能制氫，其主要方法如下：
1、太陽能電解水制氫。電解水制氫是目前應用較廣且比較成熟的方法，效率較高（75％-85％），但耗電大，用常規電制氫，從能量利用而言得不償失。所以，只有當太陽能發電的成本大幅度下降后，才能實現大規模電解水制氫。
2、太陽能熱分解水制氫。將水或水蒸汽加熱到3000K以上，水中的氫和氧便能分解。這種方法制氫效率高，但需要高倍聚光器才能獲得如此高的溫度，一般不采用這種方法制氫。
太陽能-生物質能轉換
通過植物的光合作用，太陽能把二氧化碳和水合成有機物（生物質能）并放出氧氣。光合作用是地球上最大規模轉換太陽能的過程，現代人類所用燃料是遠古和當今光合作用固定的太陽能，目前，光合作用機理尚不完全清楚，能量轉換效率一般只有百分之幾，今后對其機理的研究具有重大的理論意義和實際意義。
太陽能-機械能轉換
20世紀初，俄國物理學家實驗證明光具有壓力。20年代，前蘇聯物理學家提出，利用在宇宙空間中巨大的太陽帆，在陽光的壓力作用下可推動宇宙飛船前進，將太陽能直接轉換成機械能。科學家估計，在未來10～20年內，太陽帆設想可以實現。通常，太陽能轉換為機械能，需要通過中間過程進行間接轉換。
太陽能是一種把太陽光轉換成電能的綠色可再生能源。與其它常規能源相比，具有以下幾個特點：
一、太陽能取之不盡，用之不竭。據估算，一年之中投射到地球的太陽能，其能量相當于137萬億噸標準煤所產生的熱量，大約為目前全球一年內利用各種能源所產生能量的兩萬倍。
二、太陽能在轉換過程中不會產生危及環境的污染。
三、太陽能資源遍及全球，可以分散地、區域性地開采。我國約有2/3的地區可以較好利用太陽能資源。
四、光伏發電是間歇性的，有陽光時才發電，且發電量與陽光的強弱成正比關系。
五、光伏發電是靜態運行，沒有運動部件，壽命長，無需或極少需要維護。
六、光伏系統模塊化，可以安裝在靠近電力消耗的地方，在遠離電網的地區，可以降低輸電和配電成本，增加供電設施的可靠性。
