1.太陽能資源特點
1.1儲量的“無限性”
太陽能是取之不盡的
可再生能源,可利用量巨大。太陽每秒鐘放射的能量大約是1.6x 10
23kW,其中到達地球的能量高達8x10
23kW,相當于6x10
9t標準煤。按此計算,一年內到達地球表面的太陽能總量折合標準煤共約1. 892 x10
23千億t,是目前世界主要能源探明儲量的一萬倍閉。太陽的壽命至少尚有40億年,相對于人類歷史來說,太陽可源源不斷供給地球的時間可以說是無限的。相對于常規能源的有限性,太陽能具有儲量的“無限比”,取之不盡,用之不竭。這就決定了開發利用太陽能將是人類解決常規能源匾乏、枯竭的最有效途徑。
1.2存在的普遍性
雖然由于緯度的不同、氣候條件的差異造成了太陽能
輻射的不均勻,但相對于其他能源來說,太陽能對于地球上絕大多數地區具有存在的普遍性,可就地取用。這就為常規能源缺乏的國家和地區解決能源問題提供了美好前景。
1.3利用的清潔性
太陽能像風能、潮汐能等潔凈能源一樣,其開發利用時幾乎不產生任何污染,加之其儲量的無限性,是人類理想的替代能源。
1.4利用的經濟性
可以從兩個方面看太陽能利用的經濟性。一是太陽能取之不盡,用之不竭,而且在接收太陽能時不征收任何“稅”,可以隨地取用;二是在目前的技術發展水平下,有些太陽能利用已具經濟性。隨著科技的發展以及人類開發利用太陽能的技術突破,太陽能利用的經濟性將會更明顯。如果說20世紀是石油世紀的話,那么21世紀則是可再生能源的世紀,太陽能的世紀。
2.二十一世紀世紀太陽能利用發展趨勢
近30年來,太陽能利用技術在研究開發、商業化生產、市場開拓方面都獲得了長足發展,成為世界快速、穩定發展的新興產業之一。包括太陽能在內的可再生能源在下世紀將會以前所未有的速度發展,逐步成為人類的基礎能源之一。據預測,到下世紀中葉,可在生能源在世界能源結構中將占到50%以上。
22002年全世界并沒有因為美國太陽能行業的
收縮而放慢發展速度,相反象日本、歐洲等國家卻是加快發展的一年;中國太陽電池項目在這一年一下子增加了許多,如上海航天科技、武漢、深圳等,中國太陽能產業的生產能力也在這一年得到了發展壯大。
以現有的基礎來看,
單晶硅、
多晶硅及
非晶硅太陽電池仍是我國目前產業化發展的主要產品。在過去的100年間,人們對各種太陽能利用方式進行了廣泛的探索,逐步明確了發展方向,初步得到一些利用。70年代以后,世界各國加大了對太陽能研究開發的投人,太陽能熱水、
太陽能建筑、
太陽能光伏發電等利用項目發展速度加快,規模逐漸擴大。但從總體而言,目前太陽能利用的規模還不大,技術尚不完善,商品化程度較低,需要繼續努力。21世紀是人類大規模利用太陽能的世紀.這是不以任何人的意志為轉移的歷史發展必然結果。
3.太陽能電池發電原理與特性
3.1太陽能電池發電原理
太陽電池是一種對光有響應并能將光能轉換成電力的器件。光生伏特效應簡稱為
光伏效應,指光照使不均勻半導體或半導體與
金屬組合的不同部位之間產生電位差的現象.能產生光伏效應的材料有許多種,如:單晶硅,多晶硅,
非晶硅,砷化鎵,硒銦銅等。它們的發電原理基本相同,現已
晶體硅為例描述光發電過程。P型晶體硅經過摻雜磷可得N型硅,形成P一N結。如下圖所示。
3.3太陽光強度與波長的關系
太陽能熱利用時一般與波長關系不大,但作為太陽能電池,屬于量子領域的能量變換技術,即光子的獲能就與波長有很大關系。例如,太陽能電池是由硅材料(或其它材料)制成,受光后產生的能量與電子的最小振動值有關,即決定于振動值的波長大小。過分大的波長將不能進行能量交換;太短的波長只能轉換為熱能,因此太陽能的光伏變換與波長之間存在一個感度特性,我們稱之為光感度特性。不同材料有不同的感度特性,例如,單晶
硅太陽能電池就優于多晶硅,但要取得理想光感度特性是不太容易的。有關資料顯示,紫外線所占比例只有8%,但波長短,電子振動值高,產生能量大;而紅外線占全部能量的46%,可轉化熱能,故又稱熱線。
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