太阳能的利用
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目前，人类利用太阳能的主要途径大致可分为光热利用、太阳能发电、光化利用和光生物利用等四种.本文就前两种利用作一介绍.
一、光热利用
太阳能是光能和内能的组合，太阳能中的内能是通过红外线直接辐射到地球，光能是通过光子传播到地球.光热利用是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成内能加以利用.在实际应用中出现的新产品早已琳琅满目.
1.太阳能热水器系统
由于将太阳能转化为温度不太高的热水，只要用简单的装置即可实现，因而被广泛采用.目前，在我国市场上常见的太阳能热水器有以下几类：
（1）平板太阳能热水器.它由平板集热器与热水箱组成，一般采用自然循环运行方式.
（2）真空管热水器.它由多支玻璃真空集热管直接插入水箱构成，一般采用自然对流换热；每支真空集热管与水箱插孔间放置硅橡胶制成的密封圈.真空集热管的热损系数小，故用它做成的太阳能热水器在冬季有较好的热性能.
（3）闷晒式热水器.它是集热与贮热合二为一的整体式热水器，一般由两至三个涂黑的圆筒组成，结构简单、造价低，但夜间散热大，热水不能过夜使用，在冬季也不能用.
2.被动式太阳能建筑
被动式太阳能建筑是指太阳能向室内的传递不借助于机械动力，完全由自然的方式，即蓄热体进行的建筑形式.所谓蓄热体一般指可以储存热量的集热体，蓄热体的材料很简单，可以是液态的水、盐水、油等液体，也可以是固体的砖瓦、预制混凝土、沙、黏土、石块等.蓄热体设置在太阳能接收式冷暖系统的建筑物的任何位置都会发挥功用，但为了能发挥最大限度的功能，必须选择理想的位置.
3.太阳能制冷
一般来说，太阳能制冷有两种方式：一是通过太阳能集热器将太阳能转换成内能，驱动吸附式或吸收式制冷机达到制冷的目的；二是将太阳能由光电池转换成电能，驱动常规电冰箱制冷.比较以上两种方式，利用内能制冷具有造价低、系统运行费用低和结构简单的特点，特别适合发展中国家和偏远农村采用.
4.全天候太阳能灶
根据抛物面聚光原理、光热转换原理、热能存贮与传导原理研制发明.该太阳能灶主要由聚光罩、集热器、保温储能箱、支撑架、自动跟踪调节装置、导热体、保温盖等几部分组成.在阳光相对好的天气，内部温度可以达到280℃以上.
此外，在光热应用方面，还出现了太阳能热泵采暖系统、采暖降温净化器、太阳能辅助电加热低温地板辐射采暖等诸多新产品，感兴趣的同学可上网检索.
二、太阳能发电
太阳能的大规模利用是用来发电.利用太阳能发电的方式主要有“光―热―电转换”和“光―电转换”两种.
1.太阳能发电的原理
（1）光―热―电转换.即利用太阳辐射所产生的内能发电.一般是用太阳能集热器将所吸收的内能转换为工作的蒸气，然后由蒸气驱动气轮机带动发电机发电.前一过程为光―热转换，后一过程为热―电转换.在集热过程中，一般采用抛物面型的聚光镜将太阳热集中，使用计算机让聚光镜追随太阳转动，这种方式的热效率很高，将引擎放置在焦点的技术发展的可能性最大.
（2）光―电转换.其基本原理是利用“光生伏打效应”将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池.太阳能电池就是利用光生伏打效应制成的一种光电器件.太阳能电池与普通的化学电池（干电池、蓄电池）完全不同，是一种物理性质电源.虽然太阳光一照射太阳电池就能发电，但它与一般的发电机大相径庭，它无旋转和磨损，能静悄悄地发电.
2.太阳能发电的应用
（1）大规模并网发电
世界上现有的太阳能热发电系统大致有三类：槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统.
①槽式线聚焦系统.该系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内传热工质加热，在换热器内产生蒸气，推动常规汽轮机发电.1985年起先后在美国加州建成9个发电装置，总容量354兆瓦，年发电总量10.8亿千瓦时.随着技术不断进步，系统效率由起初的11．5％提高到13．6％，建造费用和发电成本也在不断降低.
②塔式系统.塔式太阳能热发电系统的基本形式是利用一组独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚集到一个固定在塔顶部的接收器上，用以产生高温驱动发电系统发电，其总发电效率可达到25～28％.美国和以色列对此具有较强的技术实力，这一系统正在走上商业化的道路.
③碟式系统.抛物面反射镜／斯特林系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜组成，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到75O℃左右，驱动发动机进行发电.
美国热发电计划与Cummins公司合作，1991年开始开发商用的是7千瓦碟式／斯特林发电系统，目前这一系统的产量已超过1000台.该种系统适用于边远地区独立电站.由于这一系统光学效率高，启动损失小，效率高达29％，在三类系统中位居首位.
（2）太阳能电池的应用
根据所用材料的不同，太阳能电池还可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位.目前，其应用已从军事领域、航天领域进入工业、商业、农业、通信、家用电器以及公用设施等部门，尤其适合在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用.
电池行业是２１世纪的朝阳行业，发展前景十分广阔.在电池行业中，最没有污染、市场空间最大的应该是太阳能电池.太阳能电池的研究与开发越来越受到世界各国的广泛重视.
（3）家庭化的应用
太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适合于各家各户分散进行发电，而且要连接到供电网络上.太阳电池已逐步成为家用电器的“能源心脏”.
①太阳能电话.以太阳能作能源的无线电话已在英国一家无线电公司问世.它利用顶端上装的太阳能接收板，可以不断给电池充电.使用者的声音通过无线电波输入附近的电话交换机，再传送到各地电话通讯网络.
②太阳能冰箱.法国的太阳能冰箱以甲醇为制冰剂，每24h可制冰10kg，保鲜30kg食物.印度研制出一种仓库用的大型太阳能冰箱，上部装的抛物线镜面将阳光集中在半导体网孔上，把光转换成电流，使箱内温度保持在－2℃，可冷藏500kg食品，每天还可制出25kg冰.
③太阳能空调器.日本夏普电器公司制造的这种空调装置，当天气晴朗时，全部动力都由阳光供给，多云或阴天时才使用一般电源.期间的转换由控制系统自动完成，用它可使一间18m2的居室室温保持在20℃左右，并较一般空调器节约电费60％以上.
此外，太阳能电视机和太阳能照相机也已相继问世.
总之，绿色能源和可持续发展问题是本世纪人类面临的重大课题，开发新能源，对现有能源的充分合理利用已经得到各国政府的极大重视.太阳能作为清洁环保能源，一定会得到前所未有的发展.