你听说过植物电池吗 植物为什么会“带电”呢

盆栽植物点亮台灯

利用树木发电示意图

利用盆栽蕨类发电

单个藻类发电装置

利用树木发电的电能杆

成片的藻类发电系统

漂浮在水域中的莲叶状藻类发电系统

我们都知道，太阳能电池是利用阳光来发电，而植物也是用阳光来为自己的生长提供能量。目前，制约太阳能发电规模的重要因素是太阳能电池板成本太高。那么，有没有可能舍弃掉昂贵的电池板，而利用廉价的植物来作为太阳能发电的载体？英国剑桥大学的研究人员认为，的确可以用植物来发电，他们还发明了一些用植物发电的新奇产品。

植物利用太阳能发电的原理

利用植物可以发电，我们马上想到的或许是那些生物能源公司，他们利用焚烧植物来进行发电。而英国剑桥大学的研究人员亚历克斯·德里夫则认为，其实不需那么“暴力”的方式，我们完全可以用和平的方式让植物发电。植物进行光合作用时，叶绿素不但能把水分解为氢和氧，而且还能把氢分解为带电荷的氢离子和带负电荷的电子。此时，植物体内会有电流产生，然后白白地消耗掉了。如果用人工的方法控制这个产生电流的过程，就可以积累植物中的电量，为人们提供生活和工业所需的用电。

几年前，为了验证植物叶绿素发电的可行性，日本科学家进行了一个特别的实验。研究人员把从菠菜叶内提取的叶绿素与卵磷脂混合，涂在透明的氧化锡结晶片上，用它作为正极安置在“透明电池”中，当它被太阳光照射时，就会产生电流。研究表明，用叶绿素制造的电池能把太阳能的30%转换成电能，而现有的多数太阳能电池板仅能把10%～20%的太阳能转变为电能。因此，研究人员认为利用植物进行太阳能发电应该比太阳能电池板发电的潜力更大。

活生生的生物光伏电池

研究人员把利用植物进行太阳能发电的方式称作“生物光伏发电”，用这种方法制成的电池为“生物光伏电池”。然而，日本研究人员制造的生物光伏电池有一个很大的缺陷，那就是不能持久发电，因为用于制造电池的叶绿素与卵磷脂都是从植物中提取出来的大分子有机物，离开植物的生存环境后很容易分解而失去吸收太阳能的功效。

于是，英国剑桥大学的研究人员改进了日本研究人员的发电技术。他们认为利用活生生的植物也可以发电，并开发出不少活的“生物光伏电池”。比如，研究人员在一些植物盆栽中设置一些电极，就可以及时搜集植物在进行光合作用时产生的电量。根据目前进行的实验，一盆直径1米的蕨类植物可以产生100瓦的电力，在阳光灿烂的日子一天可以产生将近1度电。蕨类植物对生长所需的土壤肥力要求不高，管理起来十分方便，生长也很迅速，比较适合用作发电。

主要用杂草和树木发电

除了蕨类植物外，研究人员更看好的是各种藻类植物，因为藻类生长和扩张都很迅速，对环境的要求更低，各种水质的水域都可以生长藻类，阴暗潮湿的地方也可以生长藻类。除了藻类外，更加原始的苔藓类植物也是研究人员即将利用的对象。当然，植物资源最丰富的森林是研究人员所认为的“生物光伏”电能宝库。他们已经设计了一种电能杆，准备从森林中的树木中搜集电能。

我们知道，世界上的能量是守恒的。如果把植物光合作用的能量用于发电，必然会影响植物的生长。因此，在未来将主要用杂草和树木来发电，不会用粮食作物、蔬菜和果树来发电。和传统的太阳能发电一样，“生物光伏”发电也面临着储能的问题。也就是说，有阳光照射的时候，电能会源源不断地产生并需要及时消耗，而在夜晚没有阳光的时候则不会产生电能，需要用一些储电设备来解决这个问题。

尽管利用植物进行太阳能发电的技术刚刚起步，研究人员却对它的前景十分看好。植物发电不但效率高，而且十分便捷，可以当地发电当地使用，不需要复杂的电网进行远程输电，尤其适合偏僻地区和灾区。剑桥大学的研究人员甚至认为，在乡村和旅游度假区，生物光伏电池将有可能逐步取代同样是刚刚起步的太阳能电池；在城市，居民可以利用阳台上、庭院中和家里的各种盆栽植物来发电，为家庭的电器提供电能。 阿碧

   

原理

植物进行光合作用时，不但能把水分解为氢和氧，而且还能把氢分解为带正负电荷的粒子。

日本科学家发现，叶绿素能直接把太阳能转换成电能。他们把从菠菜叶内提取的叶绿素与卵磷脂混合，涂在透明的氧化锡结晶片上，用它作为正极安置在“透明电池”中，当它被太阳光照射时，就会产生电流。

这种电池能把太阳能的30%转换成电能、而硅太阳能电池仅能把10%的太阳能转变为电能，所以植物发电潜力巨大

光合作用的反应方程式

光照

6CO2+6H2O→C6H12O6+6O2

叶绿体

举例

水果电池

菠菜电池

什么是光伏：

太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。太阳能发电分为光热发电和光伏发电。通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电，简称“光电”。光伏发电系统由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，它们主要由电子元器件构成，不涉及机械部件，因而发电设备极为精炼，可靠、稳定、寿命长，安装维护简便。与常用的火力发电系统相比，太阳能发电系统除了无污染排放外，还具有建设周期短和可利用建筑屋面的优势。

太阳能作为世界上最清洁的能源，目前有着广泛的用途。但由于质量、价格的限制，太阳能发电在国内的利用还处在低水平上，与中国的经济发展形成很大的反差。

8月1日，国家发改委公布了全国统一的太阳能光伏发电标杆上网电价，即2011年7月1日及以后核准的太阳能光伏发电项目（除西藏外），均按每千瓦时1元执行。不少业内人士认为，这是我国光伏发电产业发展的重要里程碑，光伏发电也将开始走上商业化的道路。

随着中国光伏发电产业的规模化发展，光伏发电在成本上一定会有所降低，预计在2014年左右会与传统电价持平并在此后低于传统电价。专家预测，随着我国对于光伏发电产业的扶持，在3到5年内，光伏发电有望进入到每家每户。

用途如下：

光热利用

它的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器（槽式、碟式和塔式）等4种。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用（<200℃）、中温利用（200～800℃）和高温利用（>800℃）。目 前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳能采暖（太阳房）、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。

发电利用

清立新能源未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。已实用的主要有以下两种。

1、光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽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。

2、光—电转换。其基本原理是利用光生伏特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

【材料要求】耐紫外光线的辐射，透光率不下降。钢化玻璃作成的组件可以承受直径25毫米的冰球以23米/秒的速度撞击。

【装用的EVA胶膜固化后的性能要求】透光率大于90%；交联度大于65-85%；剥离强度（N/cm），玻璃/胶膜大于30；TPT/胶膜大于15；耐温性：高温85℃、低温－40℃；太阳电池的背面，耐老化、耐腐蚀、耐紫外线辐射、不透气等。

【用途】太阳能发电广泛用于太阳能路灯、太阳能杀虫灯、太阳能便携式系统，太阳能移动电源，太阳能应用产品，通讯电源，太阳能灯具，太阳能建筑等领域。

太阳能在2050年前可能将成为电力的主要来源，受助于发电设备成本大跌。IEA报告表示，2050年前太阳能光伏(PV)系统将最多为全球贡献16%的电力，来自太阳能发电厂的太阳能热力发电(STE)将提供11%的电力。

光化利用

这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。它包括光合作用、光电化学作用、光敏化学作用及光分解反应。

光化转换就是因吸收光辐射导致化学反应而转换为化学能的过程。其基本形式有植物的光合作用和利用物质化学变化贮存太阳能的光化反应。

植物靠叶绿素把光能转化成化学能，实现自身的生长与繁衍，若能揭示光化转换的奥秘，便可实现人造叶绿素发电。太阳能光化转换正在积极探索、研究中。

通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。巨型海藻。

燃油利用

欧盟从2011年6月开始，利用太阳光线提供的高温能量，以水和二氧化碳作为原材料，致力于“太阳能”燃油的研制生产。截止目前，研发团队已在世界上首次成功实现实验室规模的可再生燃油全过程生产，其产品完全符合欧盟的飞机和汽车燃油标准，无需对飞机和汽车发动机进行任何调整改动。

研制设计的“太阳能”燃油原型机，主要由两大技术部分组成：第一部分利用集中式太阳光线聚集产生的高温能量，辅之ETH Zürich 自主知识产权的金属氧化物材料添加剂，在自行设计开发的太阳能高温反应器内将水和二氧化碳转化成合成气（Syngas），合成气的主要成分为氢气和一氧化碳；第二部分根据费-托原理（Fischer-Tropsch Principe），将余热的高温合成气转化成可商业化应用于市场的“太阳能”燃油成品。

太阳能的利用目前还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、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。

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。

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。

建设太空太阳能发电站的设想早在1968年就有人提出，但直到最近人类才开始真正将之付诸行动。日本可谓此项目的先驱者之一，该项目预计耗资210亿美金，发电量能达到十亿瓦特，能供29.4万个家庭使用。在太空建太阳能发电站，无论气候如何，均可利用太阳能发电，这与在地球上建立太阳能发电站的情况不同。

从投入来看，生物质发电明显低于光伏发电。仅从发电能力来说，目前还是煤炭电力居首，核电和风电次之，再其次才是生物质发电和光伏发电。光伏发电受自然条件影响很大，而且储蓄问题一直没有得到很好的解决，假设使用太阳能电池，那么大量投入使用的太阳能电池，电板早晚要面临无害坏处理这一步，不然就是一个新的垃圾污染源！生物质发电相对比较宽松些，首先它的发电形式就很多样，气化，炭化为主，符合甚至优于现在推行的清洁煤燃烧技术的理念，尤其是生物质炭化技术，其成品可直接被传统的煤电炉利用发电，只这一点就可以节约大量改造成本，是一个非常优越的过度技术，未来也可以在更先进的煤气化炉中使用。原料来源广泛，副产品（对于发电来说，农作物就好比是“副产品”）附加值高，综合利用还能有更多的效益。感觉上风险要比光伏发电小很多。

该实验是验证性试验，目的是“验证胰岛素具有降低血糖的作用”，试验对象是“小鼠”，观察指标是“小鼠活动状况”，注射胰岛素溶液后，血糖含量下降，小鼠组织细胞特别是脑组织细胞因血糖供应减少，导致能量供应不足而发生功能障碍，从而出现低血糖症状．注射葡萄糖后，低血糖症状消失，通过自身前后对照说明胰岛素具有降低血糖的作用．

太阳能光伏发电，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。

原理

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

光伏发电的主要具体原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，空穴由P极区往N极区移动，电子由N极区向P极区移动，形成电流。

上面所说的光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。

太阳能电池组件是太阳能发电系统将光能转换成电能的核心部件，太阳能电池片就是这些核心部件里的关键器件；太阳能是一种辐射能，它必须借助于能量转换器才能转换成为电能。这种把光能转换成电能的能量转换器，就是太阳能电池片。太阳能硅电池原理的基础是半导体PN结的光生伏打效应。就是当物体受到光照时，物体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压，叫做光生电压这种现象，就是著名的光生伏打效应，使PN结短路，就会产生电流。众所周知，物质的原子是原子核和电子组成的，原子核带正电、电子带负电。电子就像行星围绕太阳运转一样，按照一定的轨道围绕着原子核旋转。单晶硅的原子是按照一定的规律排列的，硅原了的最外电子壳层带有4个电子。

每个原子的外层电子都有固定的位置，并受原子核的约束。它们在外来能量的激发下，如受到太阳光辐射时，就会摆脱原子核的束缚而成为自由电子，同时在它原来的地方留出一个空位，即半导体物理学中所谓的“空穴”。由于电子带负电，空穴就表现为带正电。电子和空穴就是单晶硅中可以运动的电荷。在纯净的硅晶体中，自由电子和空穴的数目是相等的。如果在硅晶体中掺人能够俘获电子的硼、铝、镓、铟等杂质元素，那么就构成了空穴型半导体，简称P型半导体。如果在硅晶体中掺入能够释放电子的磷、砷或锑等杂质元素．那么就构成了电子型的半导体，简称N型半导体。若把这两种半导体结合在一起，由于电子和空穴的扩散，在交界面处便会形成PN结，并在结的两边形成内建电场，又称势垒电场。由于此处的电阻特别高，所以也称为阻挡层。当太阳光照射PN结时，在半导体内的原子由于获得了光能而释放电子，同时相应地便产生了电子空穴对．并在势垒电场的作用下，电子被驱向N型区，空穴被驱向P型区，从而使N型区有过剩的电子．P型区有过剩的空穴。于是，就在PN结的附近形成了与势垒电场力方向相反的光生电场。

光生电场的一部分抵消势垒电场，其余部分使P型区带正电。N型区带负电；于是，就使得在N型区与P型区之问的薄层产生了电动势，即光生伏打电动势。当接通外电路时便有电能输出。这就是PN结接触型单晶硅太阳能电池发电的基本原理。若把几十个、数百个太阳能电池单体串联、并联起来，便可获得几十瓦到两百多瓦的输出功率，从而组成太阳能电池组件，太阳能电池组件再经过串联、并联组成太阳能电池方阵，电池方阵能够输出足够功率供负载使用。

光伏发电和太阳能发电的区别是：

发电原理和装置不一样。太阳能发电是通过集热装置来驱动汽轮机发电的,是热转电的方式,主要的部件是集热器或装置而光伏发电是利用半导体的光生伏打效应将光能直接转换成电能的,基本的部件太阳能电池板,是光转电的方式。

使用范围不一样。太阳能热发电发出的电与传统的热电、水电具有更好的切合性,适合大型化发展。另外,热发电由于对光照条件的要求更高,所以更适合光照条件很好的地区。

而光伏发电装置相对简单,对光照的要求也相对较低,更适合小型化发展,因此也更适合分散式利用,洛阳智凯光电光伏发电的应用是很好的例子。