885191434中国太阳能热利用进展与发展对策论文.doc

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1、中国太阳能热利用进展与发展对策摘要：中国12 亿人口，70% 生活在农村。中国的一次能源供应仍以煤为主。中国有较丰富的太阳能资源。太阳热转换技术在中国已有20 余年的发展历史，重点发展低温热转换技术。至今在农村已发展了600 万亩太阳能温室种植蔬菜，在西北有30 万台太阳灶为农户提供炊事能源，已建成750万平方米的被动太阳房，和安装了1500万平方米的太阳热水器。太阳能热转换技术在缓解农村能源短缺，保护农村生态环境提高农民生活质量方面已取得显著成效。 关键词：太阳能热利用 进展 发展 对策 近十年来中国太阳热转换方面的最突出的成绩是实现了太阳集热器和热水器技术的产业化。 迄今中国已有500 多

2、家大中型企业生产平板集热器和真空管热水器，2000 年销售量达600 万m 2 ，总保有量达2600 万m 2 ，并以20%年增长率发展。 太阳热转换装置的产业化使太阳能技术有可能在建筑节能的领域(热水，采暖，空调)发挥 它的潜力。中国的太阳能热转换产业正在与建筑界一起研究太阳热水系统与建筑一体化问题， 并已有一些示范。太阳能空调已列入科技攻关，已有较大规模的示范装置其经济性尚待评估。 中国太阳热转换技术的应用有广泛的市场。特别是西部开发中有潜力。本文也指出了当前存在的发展障碍，并提出了有关政策和技术进步的建议。1 引言 中国人口众多，已接近13 亿，其中70% 生活在农村。近20 年来中国经

3、济快速发展， 人民生活不断提高，对能源的需求亦随之递增。煤是中国主要的一次能源的资源。燃煤引起的环境问题已成为中国可持续发展战略中的要认真对待的问题。 中国政府十分关注国家的人口，资源和环境的可持续发展，并积极采取对策。她对 1992 年在里约日内卢召开的联合国环境与发展大会作出的全球可持续发展战略的决议作了 迅速的反响。国务院于1994 年讨论通过了关于中国可持续发展战略与对策的白皮书 中 国21 世纪议程。在该文件中指出: “把开发可再生能源放到国家能源发展战略的优先地 位.”，并“要加强太阳能直接和间接利用技术的开发”。在该文件的基础上，国家计委，国家经贸委和国家科委于1996 年联合制

4、定了新能源和可再生能源发展纲要（1996 - 2010 ）。中国有较丰富的太阳能资源。其太阳辐射资源区划分为四个资源带：一类为资源丰富地区（H 6700 MJ/m 2 ）；二类为资源较丰富地区（H =5400 -6700 MJ/m 2 ）；三类为资源一 般地区（H =4000 -5400 MJ/m 2 ）和四类为贫乏地区（H4200 MJ/m 2 ）。年太阳能总辐射量 超过5 MJ/m 2 ，年太阳辐照时数超过2200 小时的太阳能利用条件较好的地区占国土的2/3 ， 故开发太阳能利用是实现中国可持续发展战略的有效措施之一。 经初步预测，到2010 年 太阳能利用可达4.67 Mtce 。在中

5、国的特定条件下，太阳能热利用已为农村能源的开发做出 了贡献。2 太阳能热利用在中国农村能源建设中的贡献 中国的太阳能热利用技术研究开发始于20 世纪70 年代末，其重点置于简单，价廉的 低温热利用的适用技术，如太阳能温室，太阳灶，被动太阳房，太阳热水器，和太阳干燥 器。这类技术在农村得到推广应用，为缓解农村能源短缺，改善农村生态环境和农民生活起了积极的作用，并收到了实效。目前已发展了600 万亩太阳能温室种植蔬菜，年收入300 亿元以上，农民的经济状况得到了改善。在中国西北地区有30 万台太阳灶投入使用，每台太阳灶每年节约600 -1000 公斤柴草。在农村已安装了750 万m 2 的被动太阳

6、房，每年总 共可节约18 万吨标煤。在中小城市和村镇已安装了1500 万m 2 的太阳热水器，年节约180 万吨标煤。这些成功的实践充分表明低温太阳能热转换技术确实在农村能源建设中发挥了 重要作用，为持续发展的总目标做出了贡献。3 蓬勃发展的中国太阳热水器产业 20 世纪80 年代太阳热水器列入国家“六五”和“七五”科技攻关项目。主要的 研发项目是高效平板太阳集热器和全玻璃真空集热管。在90 年代全玻璃真空集热管的科技成果通过中试转化为生产力形成自行设计和配套的集热管生产线是科技攻关的最杰出的 成果。产品上市后得到了用户的认可。1986 年引进了加拿大的铜铝复合平板集热器板芯的生产线，并自行研

7、制了与之配套的阳极氧化的选择性涂层的生产线，它们使国内的平板集 热器的制造水平上了新台阶。在90 年代开发了热管真空集热管并已投产。 这些努力为中国太阳热水器产业的诞生奠定了物质基础。随着人们生活的不断提高，对生活热水需求的激增促进了太阳热水器市场的迅速发展，成为产业发展的原动力。到2000 年中国已有约500 个具有一定规模生产的太阳能热水器生 产企业。其中，有10 个企业的年销售额超过1 亿元，12 个的年销售额在5000 万至1 亿元 之间，31 个在1000 万至5000 万之间。近年来，太阳热水器的市场以30%的速率递增，见 表1 。2000 年的销售量已达600 万m 2 ，总安装

8、量已达2600 万m 2 。现在，太阳热水器的性 能价格比已可与电热水器和燃气热水器相竞争，见表2 。它已与电热水器和燃气热水器并列成为在市场上提供生活热水三种设备之一。中国成为名副其实的世界上最大的太阳热水 器的生产和应用的国家中国的太阳热水器品种主要有真空管型热水器（含热管真空管型），平板型热水器和闷晒型热水器三大类，其市场份额见表2 。市场的地区分布见表 3 。为加强对太阳热水器产品质量的监督，国家技术与产品质量监督局先后颁布了以下五项有关太阳热水器的国家标准 平板太阳集热器热性能试验方法 GB/T4271 -2000 (为原标准GB4271-84 的修订版) 平板太阳集热器产品技术条件

9、 GB/T6424-1997 (为原标准GB6424-86 的修订版) 家用太阳热水器的热性能试验方法 GB 12915-1991 全玻璃真空集热管 GB/17049-1997 全玻璃真空管太阳集热器GB/T17683-1999 4太阳能热利用与节能建筑 4.1太阳能热利用在节能建筑中的重要地位 建筑业，交通运输和工业一直是三大耗能用户，在发达国家建筑能耗已占总能耗的25-40%。在建筑能耗中，采暖，制冷，空调和热水占75%。太阳能低温热转换技术能实现以合理成本来满足部分建筑用能的需求。因而它作为一种建筑节能技术将有宽广的市场。在20世纪90年代中国建筑用能以采暖为主，采暖占总能耗的12%。随

10、着改革开放，人民生活不断提高，商品住宅开发已将成为国民经济的主要支柱产业之一。据1996年统计：已建成的建筑有310亿m2，在19952000年间新建住宅55亿m2，到2010年新建住宅将增至150亿m2，建筑用能亦将急剧增加，接近发达国家的水平。为此，建设部制定了建筑节能技术政策19962010，其目标是在19962000年，在新建住宅的采暖能耗要在1980年当地通用设计能耗的基础上节约50%；从2005年起新建住宅的采暖能耗因在2000年的基础上再节约30%。文件指出：在太阳能较丰富的地区要积极推广太阳能利用。它将太阳能热利用纳入国家建筑节能的范畴，为太阳能利用发展奠定了重要的政策基础。目

11、前在城市中30%的家庭拥有热水设备。生活热水能耗将是建筑能耗中不可忽略的份额。而太阳热水技术是目前太阳热利用中最为成熟的技术，用太阳能解决住宅的部分生活热水将是太阳能在建筑中应用的首选。 4.2太阳热利用系统与建筑结构的一体花 目前在中国，用于建筑的太阳热利用系统是太阳热水器和被动太阳采暖。被动太阳房本身就是通过建筑结构设计和新材料的应用来实现太阳能采暖的技术。而在近十多年来，在大量的现有建筑上，特别是住宅建筑上，就地零乱地安装太阳热水器，普遍出现了热水器与建筑美学不协调的问题，在一定程度上影响了城市的景观，而且又增加了工程安装论文天下论文网 的造价。澈底解决的办法是预先将太阳能装置（包括集热

12、器，热水箱，管道和附件等）的布置考虑到建筑设计中去，实现太阳能系统与建筑的一体化。这个战略措施必将起到扩大和规范太阳热水器的市场，推动太阳能热利用产业的进一步发展的积极作用。1996年在全国建筑节能大会期间，中国农村能源行业协会太阳能热利用专委会组织了50家太阳热水器生产厂商参加建筑节能的展览会，开创了太阳热利用产品及进入建筑业的先驱。太阳热水器生产厂商也看到了与建筑一体化的市场前景。目前，在江苏，浙江，安徽，山东和北京等地已有一些太阳热水器生产厂商主动联合当地的建筑设计院进行太阳热水器与小区住宅一体化设计的试点和示范。取得了较好的效果。成果有待总结。 4.3太阳能空调 近年来，随着太阳热水系

13、统的成功开发利用，进一步开发太阳能热水，采暖和空调的综合系统，扩大太阳能热利用的范围已提到日程上来。太阳能热驱动的空调系统列入国家攻关项目，分别在山东乳山和广东江门设立示范工程项目，并取得了有价值的结果。 1)山东乳山项目该项目是为一个新建的体育馆（1000m2建筑面积）在夏季提供空调，冬季采暖，春秋季供应热水。它于1999年完成。该系统拥有2160支热管真空集管，净吸热面积为364m2和一台溴化锂吸收式制冷机组。集热器的布置与建筑屋顶一体化。在典型的夏日可提供1777.4MJ/日的冷量，制冷COP=0.60.7。而在典型的冬日可提供2996.6MJ/日的供暖热能，在春，秋季能提供32000立

14、升的45C的热水。 2)广东江江门项目该项目是为一座办公大厦的一层(600m2)的空调和整个大楼的热水。它采用了500m2的平板集热器和100kW两级溴化锂吸收式制冷系统。它于1996能建成。这些综合系统的经济性尚待进一步的评估。 5太阳能热利用的发展潜力予测 在下1015年间低温太阳热利用仍是太阳热利用的发展主流。太阳能系统与建筑一体化的理念为太阳热利用开拓了发展空间。太阳热水器的发展预测见表4。 在太阳资源丰富的一类地区，如西藏，甘肃，新疆，青海和宁夏等部分地区，有发展中高温太阳热利用的前景，如工业用热或热发电。它取决与技术进步和资金的到位 表4. 太阳热水器的发展及其效益预测 6发展对策

15、 6.1目前存在的障碍 太阳热水器市场规范不力，产品质量良莠不齐。 对中高温转换技术的研究科技投入不足，至今尚无优秀的成果。 无可操作的激励体制。 管理体制不明确。 6.2政策建议 政府有关部门要在的基础上，制定相应的 鼓励太阳能在建筑中应用的法规。 进一步扩大市场，结合西部大开发计划的实施，将太阳热利用的技术和产品推向西部市场。 制定激励政策，拓宽资金渠道，强化科技投入。 加强对太阳能热利用产品的质量监督，确立质量认证制度。 要加强国际合作，推动技术进步。 6.3技术进步 太阳能低温热转换系统与建筑一体化仍需组织攻关，鼓励创新，最终要提出 可参考的标准图。要开发和推广使用太阳能热利用系统优化

16、设计的应用软件。 太阳能空调要在示范的基础上认真做好经济性评价并要在提高系统的性能指标上继续攻中高温转换系统研究开发要有高的起点，吸取国外的先进技术和经验教训。一篇关于建造宇宙太阳能发电站的论文所谓宇宙太阳能发电站是指在宇宙空间进行大规模的太阳能发电，然后通过无线电波将电力输送到地面。此系统如果建成，人类将会获得取之不尽的绿色能源。1990年，日本政府在休斯顿举行的各国政府首脑会议上提出了“地球新生计划”，该计划列出了今后100年可使地球环境新生的战略技术，这就是核聚变和宇宙太阳能发电。所谓太阳能发电就是利用半导体将光能直接转换成电能的发电方法，利用当前的技术可将10的光能转换成电能。为使发电

17、过程不排放对人体有害的氮氧化物等气体、放射性废弃物及造成地球变暖的二氧化碳，人们期待着开发绿色发电技术。依靠太阳光发电不仅能满足人类活动所需的大部分能源，而且能对地球环境问题的解决做出重大贡献。但是，在地面上每平方米太阳能仅能获得约1千瓦的电力，而且太阳能的利用还要受天气因素的影响。为了弥补这一不足，有人曾提出在日照充足的沙漠地带建造大规模太阳光发电站的设想，但在地面上夜间不能发电。利用阳光发电的最好方法是不断地用太阳能在宇宙空间发电。1968年，美国人格雷齐尔提出了建造宇宙太阳能发电卫星的设想。他提出将卫星发射到静止轨道，然后利用微波将太阳电池获得的电力送到地面，这样人类便可获得无限的绿色能

18、源。静止轨道就是位于赤道上空36000公里的圆形轨道。静止轨道上的卫星与地球的自转周期是一致的，即每日自转1周，所以从地面上看卫星总是处在同一位置上。而且静止轨道上的太阳光强度为地面上的大约14倍。除日食期间外，可以不分昼夜、不分季节和不管天气好坏进行发电，因此，在宇宙空间太阳能的利用率约是地面上利用率的10倍。宇宙空间发电所得的电力用微波送往地面。送电用的微波是光波(即电磁波)的一种，属于卫星广播、微波炉、移动电话使用的波长范围。满足美国的总电力需求经历了70年代的石油危机后，美国能源部与美国航空航天局合作，自1976年开始实施宇宙太阳能发电的研究，其研究内容有，假定21世纪之初美国所需的3

19、亿千瓦电力全部由宇宙太阳能发电提供的话，会对环境、经济、社会等方面产生什么样的影响，同时还要将宇宙太阳能与火力、核能、核聚变等其他发电方法进行比较。当时研究的发电卫星叫做“参考系统”，一颗卫星就是一个5公里10公里的庞然大物，如果把它发射到静止轨道上，可发电500万千瓦。按每颗卫星总重量50000吨计算，每年发射2颗，在30年内计划总计要发射60颗卫星。研究人员经过对用微波送电对地球环境的影响、能效等多方面考察，最终得出了应推进阳光发电卫星研究这一结论。但由于难以预测的巨大建造成本等问题，这项研究于1980年终止。这一结果，使得世界各国对宇宙太阳发电的兴趣急剧降温。但是，随着近年来地球环境问题

20、的日益严重，对宇宙太阳发电的认识又有所改变，自80年代后期开始重新掀起了宇宙太阳发电热。在日本，1987年由国家公立大学和研究所的研究人员组成了文部省宇宙科学研究所“太阳发电卫星研究小组”。日本政府又于1990年成立了“SPS2000”宇宙太阳发电系统实用化研究小组，该小组的研究一直持续至今。1997年又成立了既有理学、工学，又有法学和经济学方面人士参加的“太阳发电卫星研究会”。目前该研究会的事务局设在东京大学，正在从事研究信息的交换及对外信息的提供。1998年日本科技厅成立了宇宙太阳发电研究委员会，专门研究其安全性及经济性问题。最近美国航天局重新开始了对宇宙太阳发电的研究，虽然对其成本问题尚

21、未进行研究，但1998年后将会大幅增加研究经费，而且研究的进度将会加快。日本的SPS2000计划所谓SPS2000是指最迟到2000年在围绕地球的轨道上组建输出10000千瓦的太阳能发电卫星，首先把发射轨道定在赤道上空1100公里处，供电范围定在赤道附近的一些国家。该计划规定：1)发电卫星将成为与地面发电厂的成本可以竞争的发电站；2)发电卫星建成后，它将发展为更大规模的发电系统。迄今为止，由于SPS2000尚未列入正式的国家研究计划之中，因此，2000年就不能实现发射。但在以现有的技术设计的宇宙太阳发电系统中，SPS2000是目前世界上唯一的宇宙太阳发电系统。在SPS2000中所设计的太阳发电

22、卫星是一个边长为336米的正三角棱柱体，柱的全长为303米，总重量为240吨，在棱柱体两个面上镶有太阳电池板，剩下的一面装设有发送微波的天线。卫星的骨架由铝管组成，骨架用机器人和自动组装机进行组装。卫星建成后由机器人进行保养，由于采用的是1100公里的低轨道，所以发出的电力仅够日本使用，但赤道附近的国家每天约有12次接收电力的机会。太阳电池使用的是薄片状非晶硅太阳电池。非晶硅太阳电池的特点是重量轻、柔软性好、成本低、易批量生产。现在日本原子能研究所正在给这种非晶硅电池照射相当于宇宙空间30年所承受的电子射线、质子射线、离子束及紫外线，以研究其老化的程度。太阳电池发的电被转换成微波后送往地面。以

23、现在的技术，如果将100瓦的直流电转换成微波，要损失30的能量。目前所制定的目标是将转换效率提高到75。在地面上接收微波需架设接收天线，接收天线可将卫星传送来的70的微波转换成电能。因此在SPS2000计划中，太阳电池板发电的50在地面上可得以利用，所以送电效率约50微波送电时，受电设施需向卫星发射诱导信号，这样卫星便可向受电设施传送微波。一个地方的受电设施每2小时可接收到约230秒的微波。要想用微波接收全部电力需架设直径2公里的接收天线。这种规模大小的受电设施所得到的电力，可连续提供约250千瓦的电力。在日本，250千瓦是300个家庭的用电量。在SPS2000计划中，计划将受电设施建在赤道地

24、区的无电村。据测试，SPS2000计划中的微波受电地区局限于北纬3度-南纬3度的地带。目前已对坦桑尼亚、埃及、印尼、巴布亚新几内亚、厄瓜多尔、马尔代夫、马来西亚等国家进行了预备调查。被调查的这些国家都很关注SPS2000计划，并愿意对受电设施的建设给予协作。送电使用的微波频率为245千兆赫，这一频率处于卫星广播(约12千兆赫)和地面UHF广播(约077千兆赫)使用的电波频率之间。地面上送电的能量密度最高为00001瓦/米2，所以245千兆赫符合国际安全标准。例如法律规定，使用245千兆赫的电子微波炉泄漏的微波，在离炉体5厘米的场所，应控制在0.0005瓦/米2以下。但是电磁波对生态系统、地球环

25、境的影响尚有很多不明了之处，长期送电是否对环境产生影响还需进行必要的研究。移动电话小型化技术的诞生目前人造卫星的制造成本为每吨100亿日元，如果按照现在掌握的宇宙技术制造SPS2000计划所需的重240吨的太阳发电卫星，需要约20000亿日元。1998年始建的国际空间站的总重量约460吨，预算为270亿美元。根据通产省新能源产业技术综合开发机构的规定，地面上太阳发电设施的成本已于1996年降至每千瓦约150万日元。如按照这一数据计算，建造与SPS2000相同的输出功率为10000千瓦的地面太阳发电站只需150亿日元，也就是说，用以往的宇宙技术建造太阳发电卫星是不经济的。SPS2000使用地面上

26、用的非晶体硅太阳电池实际上是一个大胆的设想，其目的是将建设成本降到卫星制造与建设成本的1/100。目前人造卫星上使用的太阳电池与地面上使用的太阳电池的成本之比为100：1。发电卫星其他的主体结构单元是微波接收天线和卫星骨架。SPS2000使用半导体元件将电力转换成微波。最近快速普及的移动电话为太阳发电卫星的实现创造了条件。移动电话也使用微波，移动电话的小型化和低成本化显示出微波发送与接收技术的快速发展。这一技术革新如果得到利用，SPS2000微波送电使用的接收天线将会大大减小。为降低宇宙空间的建设成本，需要开发无人自动组装技术。现在研究小组正在通过阳光发电进行组装SPS2000卫星骨架的实验。

27、宇宙太阳能发电将加速太空旅行时代的到来目前就一般的发射成本而言，向围绕地球的较低轨道发射卫星，每公斤成本为100万日元。SPS现阶段的总重量为240吨，发射预算为2400亿日元。根据科技厅1996年对各领域的4000多名专家的“第6次技术预测调查”，2014年用火箭发射宇宙卫星的费用可降到目前的1/10以下。如果实现发射低成本化，各种需求会应运而生。例如，宇宙旅行或许会商业化。假如以每公斤2000030000日元计，60公斤重的人，花120万-180万日元便可实现去宇宙旅行的梦想。这种低价格还会产生更多的需求，宇宙太阳发电的实用化或许会与宇宙旅行商业化同时到来。目前日本宇宙科学研究所正在使用可

28、重复使用的火箭试验装置，进行未来型宇宙运输系统的基础研究。1998年已进行了试验装置发动机的燃烧试验，计划很快进行飞行试验。宇宙太阳发电是否能成为有用的系统为实现太阳发电，就必须评价总能源收支情况。必须对卫星零部件制造、卫星发射升空及受电设施制造等项成本多少年可回收进行综合评价。对造成地球变暖的二氧化碳排放也应进行综合评价。1996年庆应大学的吉冈完治教授等人假定，太阳能发电卫星的耐用年数为30年，并将其与火力发电、核能发电等其他发电方式的二氧化碳排放量进行了比较。这项研究显示，1千瓦宇宙太阳发电系统的二氧化碳排放量为17克，煤炭火力发电为1225克，石油火力发电为846克，液化天然气火力发电

29、为631克，核能发电为22克。在宇宙太阳发电的情况下，制作太阳电池、火箭及火箭燃料时还要产生二氧化碳。综合研究结果表明，核能发电产生的二氧化碳量最少，如果用宇宙太阳发电保证日本所用电量，所排放的二氧化碳总量约占现在二氧化碳排放量的1/30。21世纪中期将迎来宇宙太阳发电时代由于SPS2000尚未列入正式国家研究计划，因此，卫星系统的制造还未开始。目前SPS2000研究小组考虑于2010年发射宇宙太阳能发电卫星。现在通过设计研究的技术课题已经明确，但该系统究竟能否成为有实用价值的系统还要靠制作及发射的实际数据进行判断。只要全社会意见一致，2040年将会大规模发射卫星，21世纪后期，100万千瓦级

30、、500万千瓦级的巨大宇宙太阳发电站将会出现。太阳能目录隐藏【原理】 【太阳能电池发电原理】 【晶体硅太阳电池的制作过程】 【利用太阳能的历史】 【利弊】 【我国太阳能资源】 【太阳能热利用】 【空间太阳能电源】 【太阳能电池】 我国太阳能利用产业现状 我国太阳能利用产业前景 太阳能热水器防冻技术 利用方式 【原理】【太阳能电池发电原理】【晶体硅太阳电池的制作过程】【利用太阳能的历史】【利弊】【我国太阳能资源】【太阳能热利用】【空间太阳能电源】 【太阳能电池】 我国太阳能利用产业现状 我国太阳能利用产业前景 太阳能热水器防冻技术 利用方式 现在，太阳能的利用还不是很普及，利用太阳能发电还存在成

31、本高、转换效率低的问题，但是太阳能电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。 编辑本段【原理】太阳能是太阳内部或者表面的黑子连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367w/。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/，相当于有102000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外），虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开

32、发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。 尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。 太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人

33、类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。 编辑本段【太阳能电池发电原理】太阳电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成PN结。当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的的实质是：光子能量转换成电能的过程。 编辑本段【晶

34、体硅太阳电池的制作过程】“硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维，20世纪末我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳电池是近15年来形成产业化最快。生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程 b、拉棒过程 c、切片过程 d、制电池过程 e、封装过程。【分类】太阳能光伏 光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供

35、照明，并为电网供电。 光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。 太阳热能 现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。 编辑本段【利用太阳能的历史】据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需

36、的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近来的事。20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门德考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。在1615年1900年之间，世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光，发动机功率不大，工质主要是水蒸汽，价格昂贵，实用价值不大，大部分为太阳能爱好者个人研究制造。20世纪的100年间，太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段。 第一阶段(19001920年)在这一阶段，世界上太阳

37、能研究的重点仍是太阳能动力装置，但采用的聚光方式多样化，且开始采用平板集热器和低沸点工质，装置逐渐扩大，最大输出功率达73.64kW，实用目的比较明确，造价仍然很高。建造的典型装置有：1901年，在美国加州建成一台太阳能抽水装置，采用截头圆锥聚光器，功率：7.36kW；1902 1908年，在美国建造了五套双循环太阳能发动机，采用平板集热器和低沸点工质；1913年，在埃及开罗以南建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵，每个长62.5m，宽4m，总采光面积达1250m2。 第二阶段（19201945年）在这20多年中，太阳能研究工作处于低潮，参加研究工作的人数和研究项目大为减少，其原因与矿物燃料

38、的大量开发利用和发生第二次世界大战（19351945年）有关，而太阳能又不能解决当时对能源的急需，因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。 第三阶段（19451965年）在第二次世界大战结束后的20年中，一些有远见的人士已经注意到石油和天然气资源正在迅速减少， 呼吁人们重视这一问题，从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展，并且成立太阳能学术组织，举办学术交流和展览会，再次兴起太阳能研究热潮。 在这一阶段，太阳能研究工作取得一些重大进展，比较突出的有：1945年，美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池，为光伏发电大规模应用奠定了基础；1955年，以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的

39、基础理论，并研制成实用的黑镍等选择性涂层，为高效集热器的发展创造了条件。此外，在这一阶段里还有其它一些重要成果，比较突出的有： 1952年，法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为50kW的太阳炉。1960年，在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨水吸收式空调系统，制冷能力为5冷吨。1961年，一台带有石英窗的斯特林发动机问世。在这一阶段里，加强了太阳能基础理论和基础材料的研究，取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大突破。平板集热器有了很大的发展，技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得进展，建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行

40、了初步研究。 第四阶段(19651973年）这一阶段，太阳能的研究工作停滞不前，主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段，尚不成熟，并且投资大，效果不理想，难以与常规能源竞争，因而得不到公众、企业和政府的重视和支持。第五阶段（19731980年）自从石油在世界能源结构中担当主角之后，石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退的关键因素，1973年10月爆发中东战争，石油输出国组织采取石油减产、提价等办法，支持中东人民的斗争，维护本国的利益。其结果是使那些依靠从中东地区大量进口廉价石油的国家，在经济上遭到沉重打击。 于是，西方一些人惊呼：世界发生了“能源危机”（有的称“石油危机”）。这次“

41、危机”在客观上使人们认识到：现有的能源结构必须彻底改变，应加速向未来能源结构过渡。从而使许多国家，尤其是工业发达国家，重新加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持，在世界上再次兴起了开发利用太阳能热潮。1973年，美国制定了政府级阳光发电计划，太阳能研究经费大幅度增长，并且成立太阳能开发银行，促进太阳能产品的商业化。日本在1974年公布了政府制定的“阳光计划”，其中太阳能的研究开发项目有：太阳房 、工业太阳能系统、太阳热发电、太阳电池生产系统、分散型和大型光伏发电系统等。为实施这一计划，日本政府投入了大量人力、物力和财力。70年代初世界上出现的开发利用太阳能热潮，对我国也产生了巨大影响。一

42、些有远见的科技人员，纷纷投身太阳能事业，积极向政府有关部门提建议，出书办刊，介绍国际上太阳能利用动态；在农村推广应用太阳灶 ，在城市研制开发太阳能热水器，空间用的太阳电池开始在地面应用。 1975年，在河南安阳召开“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会”，进一步推动了我国太阳能事业的发展。这次会议之后，太阳能研究和推广工作纳入了我国政府计划，获得了专项经费和物资支持。一些大学和科研院所，纷纷设立太阳能课题组和研究室，有的地方开始筹建太阳能研究所。当时，我国也兴起了开发利用太阳能的热潮。 这一时期，太阳能开发利用工作处于前所未有的大发展时期，具有以下特点：各国加强了太阳能研究工作的计划性，不少国

43、家制定了近期和远期阳光计划。开发利用太阳能成为政府行为，支持力度大大加强。国际间的合作十分活跃，一些第三世界国家开始积极参与太阳能开发利用工作。 研究领域不断扩大，研究工作日益深入，取得一批较大成果，如CPC、真空集热管、非晶硅太阳电池、 光解水制氢、太阳能热发电等。 各国制定的太阳能发展计划，普遍存在要求过高、过急问题，对实施过程中的困难估计不足，希望在较短的时间内取代矿物能源，实现大规模利用太阳能。例如，美国曾计划在1985年建造一座小型太阳能示范卫星电站，1995年建成一座500万kW空间太阳能电站。事实上，这一计划后来进行了调整，至今空间太阳能电站还未升空。 太阳热水器、太阳电池等产品

44、开始实现商业化，太阳能产业初步建立，但规模较小，经济效益尚不理想。 第六阶段（19801992年）70年代兴起的开发利用太阳能热潮，进入80年代后不久开始落潮，逐渐进入低谷。世界上许多国家相继大幅度削减太阳能研究经费，其中美国最为突出。导致这种现象的主要原因是：世界石油价格大幅度回落，而太阳能产品价格居高不下，缺乏竞争力；太阳能技术没有重大突破，提高效率和降低成本的目标没有实现，以致动摇了一些人开发利用太阳能的信心；核电发展较快，对太阳能的发展起到了一定的抑制作用。 受80年代国际上太阳能低落的影响，我国太阳能研究工作也受到一定程度的削弱，有人甚至提出：太阳能利用投资大、效果差、贮能难、占地广

45、，认为太阳能是未来能源，主张外国研究成功后我国引进技术。虽然，持这种观点的人是少数，但十分有害，对我国太阳能事业的发展造成不良影响。这一阶段，虽然太阳能开发研究经费大幅度削减，但研究工作并未中断，有的项目还进展较大，而且促使 人们认真地去审视以往的计划和制定的目标，调整研究工作重点，争取以较少的投入取得较大的成果。 第七阶段（1992年至今）由于大量燃烧矿物能源，造成了全球性的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成威胁。在这样背景下，1992年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”，会议通过了里约热内卢环境与发展宣言， 21世纪议程和联合国气候变化框架公约等一系列重要文件，把环境与发展纳入

46、统一的框架，确立了 可持续发展的模式。这次会议之后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护结合在 一起，使太阳能利用工作走出低谷，逐渐得到加强。世界环发大会之后，我国政府对环境与发展十分重视，提出10条对策和措施，明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”，制定了中国21世纪议程，进一步明确 了太阳能重点发展项目。1995年国家计委、国家科委和国家经贸委制定了新能源和可再生能源发展纲要 （1996 2010年），明确提出我国在1996-2010年新能源和可再生能源的发展目标、任务以及相应的对策和措施 。这些文件的制定和实施，对进一步推动我国

47、太阳能事业发挥了重要作用。 1996年，联合国在津巴布韦召开“世界太阳能高峰会议”，会后发表了哈拉雷太阳能与持续发展宣言 ，会上讨论了世界太阳能10年行动计划（1996 2005年），国际太阳能公约，世界太阳能战略规划等重要文件。这次会议进一步表明了联合国和世界各国对开发太阳能的坚定决心，要求全球共同行动 ，广泛利用太阳能。1992年以后，世界太阳能利用又进入一个发展期，其特点是：太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合，全球共同行动，为实现世界太阳能发展战略而努力；太阳能发展目标明确，重点突出，措施得力，有利于克服以往忽冷忽热、过热过急的弊端，保证太阳能事业的长期发展；在加大太阳能研究开发力度的同时，注意科技成果转化为生产力，发展太阳能产业，加速商业化进程，扩大太阳能利用领域和规模，经济效益逐渐提高；国际太阳能领域的合作空前活跃，规模扩大，效果明显。通过以上回顾可知，在本世纪100年间太阳能发展道路并不平坦，一般每次高潮期后都会出现低潮期，处于低潮的时间大约有45年。太阳能利用的发展历程与煤、石油、核能完全不同，人们对其认识差别大，反复多，发展时间长。这一方面说明太阳能开发难度大，短