1.太阳能资源特点
1.1储量的“无限性”
太阳能是取之不尽的
可再生能源,可利用量巨大。太阳每秒钟放射的能量大约是1.6x 10
23kW,其中到达地球的能量高达8x10
23kW,相当于6x10
9t标准煤。按此计算,一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤共约1. 892 x10
23千亿t,是目前世界主要能源探明储量的一万倍闭。太阳的寿命至少尚有40亿年,相对于人类历史来说,太阳可源源不断供给地球的时间可以说是无限的。相对于常规能源的有限性,太阳能具有储量的“无限比”,取之不尽,用之不竭。这就决定了开发利用太阳能将是人类解决常规能源匾乏、枯竭的最有效途径。
1.2存在的普遍性
虽然由于纬度的不同、气候条件的差异造成了太阳能
辐射的不均匀,但相对于其他能源来说,太阳能对于地球上绝大多数地区具有存在的普遍性,可就地取用。这就为常规能源缺乏的国家和地区解决能源问题提供了美好前景。
1.3利用的清洁性
太阳能像风能、潮汐能等洁净能源一样,其开发利用时几乎不产生任何污染,加之其储量的无限性,是人类理想的替代能源。
1.4利用的经济性
可以从两个方面看太阳能利用的经济性。一是太阳能取之不尽,用之不竭,而且在接收太阳能时不征收任何“税”,可以随地取用;二是在目前的技术发展水平下,有些太阳能利用已具经济性。随着科技的发展以及人类开发利用太阳能的技术突破,太阳能利用的经济性将会更明显。如果说20世纪是石油世纪的话,那么21世纪则是可再生能源的世纪,太阳能的世纪。
2.二十一世纪世纪太阳能利用发展趋势
近30年来,太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展,成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。包括太阳能在内的可再生能源在下世纪将会以前所未有的速度发展,逐步成为人类的基础能源之一。据预测,到下世纪中叶,可在生能源在世界能源结构中将占到50%以上。
22002年全世界并没有因为美国太阳能行业的
收缩而放慢发展速度,相反象日本、欧洲等国家却是加快发展的一年;中国太阳电池项目在这一年一下子增加了许多,如上海航天科技、武汉、深圳等,中国太阳能产业的生产能力也在这一年得到了发展壮大。
以现有的基础来看,
单晶硅、
多晶硅及
非晶硅太阳电池仍是我国目前产业化发展的主要产品。在过去的100年间,人们对各种太阳能利用方式进行了广泛的探索,逐步明确了发展方向,初步得到一些利用。70年代以后,世界各国加大了对太阳能研究开发的投人,太阳能热水、
太阳能建筑、
太阳能光伏发电等利用项目发展速度加快,规模逐渐扩大。但从总体而言,目前太阳能利用的规模还不大,技术尚不完善,商品化程度较低,需要继续努力。21世纪是人类大规模利用太阳能的世纪.这是不以任何人的意志为转移的历史发展必然结果。
3.太阳能电池发电原理与特性
3.1太阳能电池发电原理
太阳电池是一种对光有响应并能将光能转换成电力的器件。光生伏特效应简称为
光伏效应,指光照使不均匀半导体或半导体与
金属组合的不同部位之间产生电位差的现象.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,现已
晶体硅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P一N结。如下图所示。
3.3太阳光强度与波长的关系
太阳能热利用时一般与波长关系不大,但作为太阳能电池,属于量子领域的能量变换技术,即光子的获能就与波长有很大关系。例如,太阳能电池是由硅材料(或其它材料)制成,受光后产生的能量与电子的最小振动值有关,即决定于振动值的波长大小。过分大的波长将不能进行能量交换;太短的波长只能转换为热能,因此太阳能的光伏变换与波长之间存在一个感度特性,我们称之为光感度特性。不同材料有不同的感度特性,例如,单晶
硅太阳能电池就优于多晶硅,但要取得理想光感度特性是不太容易的。有关资料显示,紫外线所占比例只有8%,但波长短,电子振动值高,产生能量大;而红外线占全部能量的46%,可转化热能,故又称热线。
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