① 太阳能的作用有哪些
太阳内部高温核聚变反应所释放的辐射能。太阳向宇宙空间发射的辐射功率位3。8×10^23kW的辐射值,其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能,30%被大气层反射,23%被大气层吸收,其余的到达地球表面,其功率为8×10^13kW。20世纪以来,随着社会经济的发展和人民生活水平的提高,对能源的需求量不断增长。化石能源资源的有限性,以及他们在燃烧过程中对全球气候和环境所产生的影响日益为人们所关注。从资源、 环境、 社会发展的需求看,开发和利用新能源和可再生能源是必然的趋势。在新能源和可再生能源家族中,太阳能成为最引人注目,开展研究工作最多,应用最广的成员。 一般认为太阳能是源自氦核的聚合反应。 太阳幅射能穿越大气层,因受到吸收、散射及反射的作用,故能够直接到达地表的太阳幅射能仅存三分之一,又其中70%是照射在海洋上,于是仅剩下约1.5×10^17千瓦.小时,数值约为美国1978年所消费能6000倍。未被吸收或散射而能够直达地表的太阳幅射能称为「直接」幅射能;而被散射的幅射能,则称为「漫射」(diffuse)幅射能,地表上各点的总太阳幅射能即为直接和漫射幅射能二者的总和。
太 阳 能 热 利 用
(一)太阳能集热器
太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需 。太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中,接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器.按采光方式可分为聚光型和聚光型集热器两种。另外还有一种真空集热器 一个好的太阳能集热器应该能用20-30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40-50年且很少进行维修。
(二)太阳能热水系统
早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热,现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外,可能还有辅助的能源装置(如电热器等)以供应无日照时使用,另外尚可能有强制循环用的水,以控制水位或控制电动部份或温度的装置以及接到负载的管路等。依循环方式太阳能热水系统可分两种: (a)自然循环式 此种型式的储存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太阳幅射的加热,温度上升,造成收集器及储水箱中水温不同而产生密度差,因此引起浮力,此一热虹吸现像(thermosiphon),促使水在除水箱及收集器中自然流动。由与密度差的关系,水流量于收集器的太阳能吸收量成正比。此种型式因不需循环水,维护甚为简单,故已被广泛采用。 (b)强制循环式 热水系统用水使水在收集器与储水箱之间循环。当收集器顶端水温高于储水箱底部水温若干度时,控制装置将启动水使水流动。水入口处设有止回阀(check valve)以防止夜间水由收集器逆流,引起热损失。由此种型式的热水系统的流量可得知(因来自水的流量可知),容易预测性能,亦可推算于若干时间内的加热水量。如在同样设计条件下,其较自然循环方式具有可以获得较高水温的长处;,但因其必须利用水,故有水电力、维护(如漏水等)以及控制装置时动时停,容易损坏水等问题存在。因此,除大型热水系统或需要较高水温的情形,才选择强制循环式,一般大多用自然循环式热水器。
(三)、暖房
太阳能暖房系统(space-heateng)利用太阳能作房间冬天暖房之用,在许多寒冷地区已使用多年。因寒带地区冬季气温甚低,室内必须有暖气设备,若欲节省大量化石能源的消耗,设法应用太阳幅射热。大多数太阳能暖房使用热水系统,亦有使用热空气系统。太阳能暖房系统是由太阳能收集器、热储存装置、辅助能源系统,及室内暖房风扇系统所组成,其过程乃太阳辐射热传导,经收集器内的工作流体将热能储存,在供热至房间。至辅助热源则可装置在储热装置内、直接装设在房间内或装设于储存装置及房间之间等不同设计。当然亦可不用储热双置而直接将热能用到暖房的直接式暖房设计,或者将太阳能直接用于热电或光电方式发电,在加热房间,或透过冷暖房的热(heat pump)装置方式供作暖房使用。最常用的暖房系统为太阳能热水装置,其将热水通至储热装置之中(固体、液体或相变化的储热系统),然后利用风扇将室内或室外空气驱动至此储热装置中吸热,在把此热空气传送至室内;或利用另一种液体流至储热装置中吸热,当热流体流至室内,在利用风扇吹送被加热空气至室内,而达到暖房效果。
太 阳 能 电 池 的 开 发
太阳能电池是一种有效地稀收太阳能辐射并使之转化为电能的半导体电子器件.下面介绍北京太阳能光电研究中心对太阳能电池的研究情况.晶体硅高效太阳电池和多晶硅薄膜太阳电池的研究开发以及研究成果向产业化转化。
1.高效晶体硅太阳电池 光电中心高效晶体硅太阳电池研究开发项目有钝化发射区太阳电池(PESC)、埋栅太阳电池(BCSC)及多晶硅太阳电池。●钝化发射区太阳电池(PESC)光电中心研究钝化发射区太阳电池(PESC)的基本目的是探索影响电池效率的各种机制,为降低太阳电池成本提供理论和工艺依据,推动太阳电池理论的发展。实验中采用的材料为区熔(FZ)、p-型(掺硼)〔100〕单晶硅,电阻率ρ=0.2~1.2Ωcm,厚度t=280-350μm,双面抛光。电池工艺包括正面倒金字塔织构化、前后表面钝化、制备选择性发射区、减反射表面、背场、前后金属接触等。目前电池达到的水平见表1。
表1 PESC电池的性能(测试条件AM1.5,25℃)
Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF η(%) A(cm2) 测试单位
656.1 37.4 0.806 19.79 4.04 北京市太阳能研究所
* VOC 开路电压,JSC 短路电流密度,FF 填充因子,η 转换效率,A 太阳电池面积(下同)
●埋栅太阳电池(BCSC)埋栅电池的制作工艺省去了复杂的多次光刻和蒸发电极步骤,减少了高温氧化次数,使整个电池制作工艺大大简化;埋栅不仅减小了电极阴影面积,还可减小欧姆接触电阻,是一种可实现产业化的高效电池技术。实验中使用的材料分别为:①区熔(FZ)、p-型(掺硼)〔100〕单晶硅,厚度t=300-400μm;②直拉(CZ)、p-型(掺硼)〔100〕单晶硅,厚度t=300—400μm;③太阳级(复拉)、p-型p〔100〕单晶硅,厚度t=300—400μm。电池的工艺包括表面织构化、钝化,制备选择性发射区、减反射表面、背表面场和金属化等。目前电池所达到的水平见表2。
表2 不同材料的BCSC电池的性能(测试条件:AM1.5,25℃)
材料(刻槽) Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF(%) η(%) A(cm2) ρ(Ω.cm) 测试单位
FZ(激光) 663.8 35.6 80.58 18.6 25 0.2 A
FZ(机械) 621.9 37.0 80.02 18.47 4 0.5 B
CZ(激光) 622.9 35.2 79.27 17.22 25 0.8 B
太阳级 (激光) 624.1 35.4 75.44 16.59 25 0.4 B
* A:美国国家可再生能源实验室,
B:北京市太阳能研究所
●多晶硅太阳电池 在PESC电池和BCSC电池的基础上,光电中心开展了多晶硅太阳电池的研究,以适应我国未来多晶硅太阳电池发展的需要。实验中使用的材料为Bayer公司p-型多晶硅片,厚340μm,电池制作工艺过程包括吸杂、制备p-n结、钝化、形成背场和金属化等。实验制备的最好电池的特性见表3。 表3 PESC电池的性能(测试条件:AM1.5,25℃)
Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF η(%) A(cm2) 测试单位
595.0 34.23 0.7129 14.53 1.0 北京市太阳能研究所
581.0 29.92 0.6787 11.8 10×10 (与北京有色金属研究总院合作项目)
2.多晶硅薄膜太阳电池
多晶硅薄膜太阳电池既具有体材料晶体硅电池性能稳定、工艺成熟和高效的优点,又有大幅度减少材料用量从而大幅度降低成本的潜力,因而成为目前光伏界的研究热点。光电中心采用快速热化学气相沉积(RTCVD)、等离子增强化学气相沉积(PECVD)和a-Si/μc-Si迭层电池等不同工艺对多晶硅薄膜太阳电池进行了研究。RTCVD多晶硅薄膜以SiH2Cl2或SiCl4为原料气体在石英管反应室内沉积而成。研究工作初期,以重掺杂非活性硅为衬底,电池性能列于表4。图1 RTCVD多晶硅薄膜太阳电池的结构 PECVD多晶硅薄膜太阳电池的结构为:(Al/Ag)/ITO/p-a-Si:H/n-a-Si:H/n-poly-Si/n++非活性Si衬底(0.005Ωcm)/Ti-Pd-Ag。其中n型Poly-Si薄膜(~10μm)采用快速PECVD和固相晶化法制备。电池的性能列于表4。a-Si/μc-Si迭层电池(与中国科学院半导体研究所合作)结构为:玻璃/SnO2膜/p-i-n a-Si:H电池炖p-i-n μc-Si:H电池炖Al。电池的性能列于表4。
表4 多晶硅薄膜太阳电池的性能(测试条件:AM1.5,25℃)
Voc(mV) Jsc(mA/cm2) FF η(%) A(cm2) 电池工艺
625.64 26.3 0.7357 12.11 1.0 RTCVD
455.0 21.18 0.6474 6.15 1.0 PECVD
1160 11.4 0.6740 8.91 0.126 RECVD(a-Si/pc-si)
3.太阳电池性能测试 中心已建立太阳电池和材料测试实验室,购置了必要设备。这些设备包括I-V测试系统,光谱响应测试系统,C-V测试系统,原子力显微镜,膜厚测试系统,保证了研究开发工作的需要。
太 阳 能 热 利 用 技 术
1. 新型高效太阳能集热器 开发和利用丰富、广阔的太阳能,对环境不产生和很少产生污染,既是近期急需的补充能源,又是未来能源结构的基础。国际上,太阳能的使用技术已进入新的发展阶段。在太阳能热利用系统中,重要的一个技术关键是如何高效率地收集太阳光并将其转变为热能。国内平板型太阳能集热器和全玻璃真空管太阳能热水器已形成产业,近20年来产量逐年增长,年产量达80多万平方米。近几年,我国又研制成具有国际先进水平的热管式真空管热水器,具有良好的应用前景。然而,我国太阳能热利用多限于低温范围,“九五”期间应扩大到中温和高温范围。这就要研究开发新型高效太阳能集热器。
2. 目标 研究、开发、应用新型高效太阳能集热器,为逐步扩大热利用的温度范围打下技术基础。研究开发四种新型高效集热器,并应用于太阳能空调及太阳能工业热水及发电系统等。
3.内容 ①直通式真空管集热器 ②同心套管式真空管集热器 ③储热式真空管集热器 ④聚光式真空管集热器
1.太阳能热利用系统研究及示范工程 热利用在太阳能利用技术中占有重要位置,是综合项目。但是,以往所取得的成绩是太阳能低温热水系统,而太阳能中、高温供热系统的研究是与工厂供热系统结合的大型太阳能利用工程,其中太阳能热发电是人类大规模利用太阳能的重要途径,是太阳能热利用的一个重要发展方向。事实上,只有与工业企业结合,太阳能的利用才能有更高的经济效益,更充分发挥出太阳能利用的优势,体现未来能源的意义。2.目标 建立两个太阳能工业用热的示范工程, 功率为200千瓦,工作温度为150一200度。 建立太阳能热发电中试电站。 通过以上两项研究和示范,拓宽我国太阳能热利用的领域。3.内容 ①太阳能工业用热系统的研究及示范工程 功率: 200千瓦 工作温度: 150一200℃ ②太阳能空调系统研究及示范工程 制冷能力: 200千瓦 ③太阳能热发电示范装置
太 阳 能 光 伏 技 术
(一)高效率低成本太阳电池研究与发展
1.背景 太阳能等新能源为世界2000年经济展望中最具决定性影响的五大技术领域之一,而太阳能光伏发电又是其中最受瞩目的项目之一。1994年,世界太阳能电池销售量已达64兆瓦,呈现飞速发展势态。我国太阳能电池销售已超过1.2兆瓦。累计用量约5兆瓦,其应用范围亦在不断扩大。近年来,市场销售量以20%的速度在递增,预计到2000年,我国太阳电池年用量将超过10兆瓦。目前晶体硅太阳电池组件已出现供不应求的短缺局面。为满足日益增长的市场需求,除已有企业要发挥现有生产潜力之外,还要积极研制开发多种高效、低成本的光伏电池,扩大我国太阳电池产业规模,提高技术经济效益。2.目标 提高效率,降低成本,扩大规模,推动我国光伏产业发展发展高效率、低成本多晶硅太阳电池技术,攻关与引进相结合,建立一条年生产能力为兆瓦级的生产线。提高单晶硅太阳电池组件的效率,降低生产成本,发挥现有生产能力,满足市场需求。 3.内容①兆瓦级多晶硅太阳电池组件生产线的建立主要技术经济指标: 组件效率13% 组件寿命20~25年②单晶硅太阳电池组件生产线的技术改造主要技术经济指标: 组件效率14~15% 组件寿命20~25年③高效率、低成本新型太阳电池的开发。
(二).太阳电池应用枝木研究及示范
1.背景 我国太阳电池应用领域在不断扩大,已涉及农业、牧业、林业、交通运输、通讯、气象、石油管道、文化教育及家庭电源等诸多方面,光伏发电在解决偏僻边远无电地区供电及许多殊场合用电上已起到引人注目的作用。但从总体的应用技术水平和规模上看,与工业发达国家相比仅有很大的差距,主要问题是光伏系统造价偏高、系统配套工程装备没有产业化、应用示范不够和公众对太阳电池应用的巨大潜力缺乏了解以及系统应用仅限于独立运行,还没有并网运行和与建筑业结合。因此,有必要加强太阳电池应用技术研究和示范,推进产业化,拓宽应用领域和市场。
2.目标 通过本项目执行,实现如下目标:小型光电源产业化 100千瓦容量以下的独立运行光伏电站系列化、规范化、商品化研究井网光伏发电技术,为大规模应用做好前期准备
3.内容 ①小功率光伏电源产业化 功率范围:千瓦级、百瓦级 产业规模:总容量大于1兆瓦 系统造价:比“八五”平均价格降低30%以上②独立运行光伏电站系列化、规范化、商品化。功率范围: 10千瓦~100千瓦 系统造价:比“八五”平均价格降低30%以上。③并网光伏发电技术研究和示范。兆瓦级并网光伏电站的前期研究 10千瓦并网光伏示范电站 100千瓦并网光伏电站用逆变器研制” 光伏电站运行及与电力系统相关技术研究。④高扬程光电水泵的研制 主要技术指标:扬程50~100米 太阳电池功率5千瓦~10千瓦。
这些是太阳能的作用,太阳能指的就是太阳能源,不包括阳光的其他作用
② 太阳能热电站能给人们带来什么样的便利
太阳的作用,人们早已经是耳熟能详了。这颗不断散发热量的恒星为人类创造了很多经济价值。例如太阳能热电站,就是人类利用太阳能创造价值的一个典型例子。
太阳能热电站的能量转换过程是这样的:利用集热器(聚光镜)和吸热器(锅炉)把分散的太阳辐射能汇聚成集中的热能,再由热蒸汽推动汽轮发电机组进行发电。它与一般火力发电厂的主要区别就在于:其动力来源不是煤或燃油,而是太阳的辐射能。
太阳能热电站内还设有蓄热器。高压热蒸汽在推动汽轮机转动的同时,还通过专用的管道将一部分热能储存在蓄热器内。阴天、雨雪天及夜间没有阳光,便由蓄热器来提供热能,从而保证太阳能热电站能够连续发电。
太阳能热电站多采用塔式,就是在地面上设置许多面聚光镜,从不同角度和不同方向把太阳光收集起来,集中反射到一座高塔顶部的专用锅炉上,使锅炉内的水受热而变为高压蒸汽,由蒸汽驱动汽轮机,再由汽轮机带动发电机发电。
世界上第一座太阳能热电站。是法国的奥德约太阳能热电站。虽然这座太阳能热电站的发电能力当初只有64千瓦,但它却开创了太阳能热发电的先河,是太阳能热发电史上的里程碑。
1981年,法国、联邦德国和意大利,联合在意大利的西西里岛上建造了世界上第一座并网运行的塔式太阳能热电站。它发电能力为1000千瓦,所用锅炉的热功率为4800千瓦。它采用182面聚光镜,其中镜面面积为50平方米的有70面,镜面面积为23平方米的有112面。镜场总面积达6000多平方米。每面聚光镜都由两台电动机带动,可绕垂直轴旋转,使镜面能够跟踪太阳而转动。电动机分别由各面聚光镜所带的微处理机进行控制,而每台微处理机都直接同中央控制系统相联。锅炉内的蒸汽温度可达512℃。蓄热器内采用由KNO3、NaNO2和NaNO3组成的熔盐,其温度可达430℃,能够储蓄热能60千瓦/小时。如果天空中云彩遮挡了阳光,那么每个蓄热器所储蓄的热能还足以使热电站维持运行30分钟。
1982年,美国建成了一座大型塔式太阳能热电站。这座电站采用1818面聚光镜,塔高80米,其发电能力为1万千瓦。它用太阳能来加热油,再用高温油将水变成蒸汽,利用蒸汽来推动汽轮发电机发电。21世纪美国太阳能热电站的总装机容量达到4000万千瓦。
最近,国外还研制成一种用炭黑来捕捉太阳能以驱动发电机发电的装置。它是通过一个聚光器把太阳光聚集起来,照射在一个装有碳微粒悬浮体的加热室内。碳微粒因为温度上升而气化。碳微粒吸收的热量可用来加热周围的空气,使其达到相当于喷气发动机的温度和压力。于是,被加热的空气可用来驱动汽轮机转动,并带动发电机发电。这种热电站每小时约消耗炭黑30千克,可产生供1万人口的城镇所需的电力。
俄罗斯想在中亚地区建造当前世界上最大的太阳能热电站,它发电能力可达30万千瓦。在这里建造大型太阳能热电站的有利条件是日照时间特别长,每年可达3000多小时。这座太阳能热电站将装设几排能跟随太阳转动的巨大反光镜,把太阳光聚集起来以后再照射在90米高的塔顶锅炉上,将水加热而变成200~300℃的蒸汽,再推动汽轮发电机发电。它同样也是将一部分热蒸汽送入蓄热器内,以备在夜间及阴雨天供电站发电。
太阳能热电站虽然优点众多,但也有缺点:一、占用地方大。据计算,一座发电能力为1000千瓦的太阳能热电站,需占地110米×110米;一座1万千瓦的太阳能热电站,需占地350米×350米;一座10万千瓦的太阳能热电站,需占地950米×950米。二、发电能力受天气和太阳出没的影响较大。虽然安置了蓄热器,但根本性问题还是不能彻底解决。
人们通过运用自己神奇的智慧一定会将太阳能热电站改善好的,它会不断为人类带来便利。
③ 太阳能产业发展如何
能源是现代社会存在和发展的基石。随着全球经济社会的不断发展,能源消费也相应的持续增长。随着时间的推移,化石能源的稀缺性越来越突显,且这种稀缺性也逐渐在能源商品的价格上反应出来。在化石能源供应日趋紧张的背景下,大规模的开发和利用可再生能源已成为未来各国能源战略中的重要组成部分。
太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源,具有充分的清洁性、绝对的安全性、相对的广泛性、确实的长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点,在长期的能源战略中具有重要地位。
我们对太阳能的利用大致可以分为光热转换和光电转换两种方式,其中,光电利用(光伏发电)是近些年来发展最快,也是最具经济潜力的能源开发领域。太阳能电池是光伏发电系统中的关键部分,包括硅系太阳电池(单晶硅、多晶硅、非晶硅电池)和非硅系太阳能电池等。多晶硅薄膜电池由于所使用的硅材料较少,又无效率衰退问题,并且可以在廉价衬底材料上制备,其成本远低于单晶硅电池,经济效益较好。此外,非多晶硅薄膜电池也具有极大的发展潜力。
在晶体硅太阳能电池的产业链上分布着晶硅制备、硅片生产、电池制造、组件封装四个环节。上游环节的企业掌握技术优势,具有较强的议价能力,可以通过提高产品价格将成本压力向下游传导,从而保证自身获得较高的盈利能力。非多晶硅薄膜电池可以用IC废料作为原料,成本低廉。
在各国政府的扶持下,世界太阳能电池产量快速增长,1995-2005年间,全球太阳能电池产量增长了17倍。我们预计,2010年全球太阳能电池的年产量有望较2005年的年产量增长6.3倍,整个行业的销售收入有望增长3.5倍。
我国太阳能资源非常丰富,开发利用的潜力非常大。我国太阳能发电产业的应用空间也非常广阔,可以应用于并网发电、与建材结合、解决边远地区用电困难问题等。我国政府对太阳能发电产业也给予了充分的扶持,先后出台了一系列法律、政策,有力的支持了产业的发展。
目前,各国市场均给予太阳能发电相关公司较高的估值水平,从一个侧面也反映出各国投资者对这一产业发展前景乐观的预期。我国太阳能发电产业正处在成长初期,发展前景广阔。
④ 如何看待太阳能热发电技术
希望能对你有所帮助
我们先看一下定义吧
太阳能热发电技术是指:利用大规模阵列抛物或碟形镜面收集太阳热能,通过换热装置提供蒸汽,结合传统汽轮发电机的工艺,从而达到发电的目的。采用太阳能热发电技术,避免了昂贵的硅晶光电转换工艺,可以大大降低太阳能发电的成本。而且,这种形式的太阳能利用还有一个其他形式的太阳能转换所无法比拟的优势,即太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中,在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电。
太阳能热发电技术节能环保,我们国家的太阳能资源丰富,这个行业整体前景不错。
4月24日,科技部发布《太阳能发电科技发展“十二五”专项规划》,进一步明确了太阳能发电领域产业技术发展的路径。据此规划提出,“十二五”期间,将加大10兆瓦级太阳能塔式热发电技术、分布式太阳能热发电技术、太阳能储热技术等相关技术的研发和规模化利用。届时,我国太阳能热发电将具备建立100兆瓦级太阳能热发电站的设计能力和成套装备供应能力,无储热电站装机成本1.6万元/千瓦;带8小时储热电站装机成本2.2万元/千瓦,上网电价低于0.9元/千瓦时。
我国太阳能热发电市场前景看好,而太阳能热发电技术是他的核心技术。
⑤ 太阳能有哪些作用
加热 发电
⑥ 太阳能光伏发电站建设的必要性及必要条件是什么
必要性为没有机械转动部件也不消耗燃料,并且不排放包括温室气体在内的任何物质;必要条件为不受地区、海拔等要素的限制。
太阳能光伏发电的过程没有机械转动部件也不消耗燃料,并且不排放包括温室气体在内的任何物质,具有无噪声、无污染的特点;太阳能资源没有地域限制,分布广泛且取之不尽,用之不竭。与其它新型发电技术相比,太阳能光伏发电为一种具可持续发展理想特征。
太阳能在地球上散布普遍,只需有光照的当地就可以运用光伏发电系统,不受地区、海拔等要素的限制。太阳能光伏发电进程无需冷却水,可以装置在没有水的荒凉沙漠上。光伏发电还可以很便利地与修建物连系,组成光伏修建一体化发电系统,不需求独自占地,可节流珍贵的地盘资源。
(6)太阳能热电站对相关产业发展的作用扩展阅读:
太阳能光伏电站建设的相关要求规定:
1、通过税收或其他鼓励措施,促进工业和商业用户的太阳能系统安装。因为工商业用户主要用电高峰经常在白天,太阳能系统在日照白天发电,补充工商业用电,降低工商业对电网的压力。
2、对建设光伏电站在资金方面零投入,只需提供闲置屋顶,以当地市电价格使用光伏电力。同时,投资方给予企业6~10%的电价返还,实现节能效益共享的初衷。
3、在电能计量表安装在逆变器交流输出端的交流配电柜中,项目均采用供电部门提供的计量表,符合相关国家计量标准,达到精准、公平、合理的电流计量。
⑦ 发展太阳能对国家有什么意义
太阳能利用目前分光热和光伏两块,光伏的代表产品就是太阳能发电,光热主要是低温利用中的太阳能热水器。目前能源危机成为全球共同面临的问题,国家鼓励发展绿色能源也是社会进步需要!
⑧ 发展太阳能发电技术对我国有何意义
您好来
各种再能源领域太阳能自热发电鲜知并解太阳能热发电项目其乏能源界专家与官员太阳能热发电外已经近20商业运行经验内尚属空白风力发电、光伏发电都已经形较规模其发展已经几乎尘埃落定太阳能利用面内至今没功太阳能热发电示范项目运行目前2011腾晖光伏江苏丰县投资发全球23.8兆瓦屋顶太阳能发电站江苏熟与电投江苏公司合作投资发亚洲9.8兆瓦屋顶太阳能发电站于12月30均式并网发电创造延伸产业链发展行业领先水平万户居民提供绿色环保新电源
⑨ 太阳能的作用
太阳能是一种辐射能,具有即时性,必须即时转换成其它形式能量才能利用和贮存。
太阳能-热能转换
选择性吸收面具有高的太阳吸收比和低的发射比,吸收太阳辐射的性能好,且辐射热损失小,是比较理想的太阳能吸收面。简称为选择性涂层。它是在本世纪40年代提出的,1955年达到实用要求,70年代以后研制成许多新型选择性涂层并进行批量生产和推广应用,目前已研制成上百种选择性涂层。我国自70年代开始研制选择性涂层,取得了许多成果,并在太阳集热器上广泛使用,效果十分显著。
太阳能-电能转换
这里重点介绍光电直接转换器件--太阳电池。世界上,1941年出现有关硅太阳电池报道,1954年研制成效率达6%的单晶硅太阳电池,1958年太阳电池应用于卫星供电。在70年代以前,由于太阳电池效率低,售价昂贵,主要应用在空间。70年代以后,对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究,在提高效率和降低成本方面取得较大进展,地面应用规模逐渐扩大,但从大规模利用太阳能而言,与常规发电相比,成本仍然大高。
目前,世界上太阳电他的实验室效率最高水平为:单晶硅电池24%(4cm2),多晶硅电池18.6%(4cm2),InGaP/GaAs双结电池30.28%(AM1),非晶硅电池14.5%(初始)、12.8(稳定),碲化镉电池15.8%,硅带电池14.6%,二氧化钛有机纳米电池10.96%。
我国于1958年开始太阳电池的研究,40多年来取得不少成果。目前,我国太阳电他的实验室效率最高水平为:单晶硅电池20.4%(2cm×2cm),多晶硅电池14.5%(2cm×2cm)、12%(10cm×10cm),GaAs电池20.1%(lcm×cm),GaAs/Ge电池19.5%(AM0),CulnSe电池9%(lcm×1cm),多晶硅薄膜电池13.6%(lcm×1cm,非活性硅衬底),非晶硅电池8.6%(10cm×10cm)、7.9%(20cm×20cm)、6.2%(30cm×30cm),二氧化钛纳米有机电池10%(1cm×1cm)。
太阳能-氢能转换
氢能是一种高品位能源。太阳能可以通过分解水或其它途径转换成氢能,即太阳能制氢,其主要方法如下:
1、太阳能电解水制氢。电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法,效率较高(75%-85%),但耗电大,用常规电制氢,从能量利用而言得不偿失。所以,只有当太阳能发电的成本大幅度下降后,才能实现大规模电解水制氢。
2、太阳能热分解水制氢。将水或水蒸汽加热到3000K以上,水中的氢和氧便能分解。这种方法制氢效率高,但需要高倍聚光器才能获得如此高的温度,一般不采用这种方法制氢。
3、太阳能热化学循环制氢。为了降低太阳能直接热分解水制氢要求的高温,发展了一种热化学循环制氢方法,即在水中加入一种或几种中间物,然后加热到较低温度,经历不同的反应阶段,最终将水分解成氢和氧,而中间物不消耗,可循环使用。热化学循环分解的温度大致为900-1200K,这是普通旋转抛物面镜聚光器比较容易达到的温度,其分解水的效率在17.5%-75.5%。存在的主要问题是中间物的还原,即使按99.9%-99.99%还原,也还要作0.1%-0.01%的补充,这将影响氢的价格,并造成环境污染。
4、太阳能光化学分解水制氢。这一制氢过程与上述热化学循环制氢有相似之处,在水中添加某种光敏物质作催化剂,增加对阳光中长波光能的吸收,利用光化学反应制氢。日本有人利用碘对光的敏感性,设计了一套包括光化学、热电反应的综合制氢流程,每小时可产氢97升,效率达10%左右。
5、太阳能光电化学电池分解水制氢。1972年,日本本多健一等人利用n型二氧化钛半导体电极作阳极,而以铂黑作阴极,制成太阳能光电化学电池,在太阳光照射下,阴极产生氢气,阳极产生氧气,两电极用导线连接便有电流通过,即光电化学电池在太阳光的照射下同时实现了分解水制氢、制氧和获得电能。这一实验结果引起世界各国科学家高度重视,认为是太阳能技术上的一次突破。但是,光电化学电池制氢效率很低,仅0.4%,只能吸收太阳光中的紫外光和近紫外光,且电极易受腐蚀,性能不稳定,所以至今尚未达到实用要求。
6、太阳光络合催化分解水制氢。从1972年以来,科学家发现三联毗啶钉络合物的激发态具有电子转移能力,并从络合催化电荷转移反应,提出利用这一过程进行光解水制氢。这种络合物是一种催化剂,它的作用是吸收光能、产生电荷分离、电荷转移和集结,并通过一系列偶联过程,最终使水分解为氢和氧。络合催化分解水制氢尚不成熟,研究工作正在继续进行。
7、生物光合作用制氢。40多年前发现绿藻在无氧条件下,经太阳光照射可以放出氢气;十多年前又发现,兰绿藻等许多藻类在无氧环境中适应一段时间,在一定条件下都有光合放氢作用。目前,由于对光合作用和藻类放氢机理了解还不够,藻类放氢的效率很低,要实现工程化产氢还有相当大的距离。据估计,如藻类光合作用产氢效率提高到10%,则每天每平方米藻类可产氢9克分子,用5万平方公里接受的太阳能,通过光合放氢工程即可满足美国的全部燃料需要。
太阳能-生物质能转换
通过植物的光合作用,太阳能把二氧化碳和水合成有机物(生物质能)并放出氧气。光合作用是地球上最大规模转换太阳能的过程,现代人类所用燃料是远古和当今光合作用固定的太阳能,目前,光合作用机理尚不完全清楚,能量转换效率一般只有百分之几,今后对其机理的研究具有重大的理论意义和实际意义。
太阳能-机械能转换
20世纪初,俄国物理学家实验证明光具有压力。20年代,前苏联物理学家提出,利用在宇宙空间中巨大的太阳帆,在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进,将太阳能直接转换成机械能。科学家估计,在未来10~20年内,太阳帆设想可以实现。通常,太阳能转换为机械能,需要通过中间过程进行间接转换