太阳能热水器什么原理
问题一:太阳能热水器是什么原理 太阳能热水器是一个光热转换器,区别于传统的自然利用,如晾晒、采光。
真空管是太阳能热水器的核心,他的结构如同一个拉长的暖瓶胆,内外层之间为真空。在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层,用来最大限度的吸收太阳辐射能。经阳光照射,光子撞击涂层,太阳能转化成热能,水从涂层外吸热,水温升高,密度减小,热水向上运动,而比重大的冷水下降。热水始终位于上部,即水箱中。太阳能热水器中热水的升温情况与外界温度关系不大,主要取决于光照。当打开厨房或洗浴间的任何一个水龙头时,热水器内的热水便依靠自然落差流出,落差越大,水压越高。
问题二:太阳能的原理 太阳能一般指太阳光的辐射能量。在太阳内部进行的由“氢”聚变成“氦”的原子核反应,不停地释放出巨大的能量,并不断向宇宙空间辐射能量,这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应,可以维持几十亿至上百亿年的时间。太阳向宇宙空间发射的辐射功率为380000000000000000000000kW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800000亿kW,也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等等。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。
人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期,就知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火;利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代,太阳能的利用已日益广泛,它包括太阳能的光热利用,太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等。太阳能的利用有被动式利用(光热转换)和光电转换两种方式。太阳能发电一种新兴的可再生能源利用方式。
使用太阳电池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能,使用太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电,利用太阳能进行海水淡化。现在,太阳能的利用还不很普及,利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题,但是太阳电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。
【原理】
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太阳能是太阳内部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。
【太阳能电池发电原理】
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[来源86ne/Solar/200708/Solar_82519 世界太阳能网整理]
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......>>
问题三:太阳能热水器的科学原理 太阳能热水器是将太阳光能转化为加热的装置,将水从低温加热到高温,以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器按结构形式分为真空管式太阳能热水器和平板式太阳能热水器,主要以真空管式太阳能热水器为主,占据国内95%的市场份额。真空管式家用太阳能热水器是由集热管、储水箱及支架等相关零配件组成,把太阳能转换成热能主要依靠真空集热管,真空集热管利用热水上浮冷水下沉的原理,使水产生微循环而得到所需热水。
问题四:太阳能发电是什么原理 太阳能发电原理 太阳能电池发电的主要原理是半导体的光电效应。硅原子有4个电子,如果在纯硅中掺入有5个电子的原子如磷原子,就成为带负电的N型半导体;若在纯硅中掺入有3个电子的原子如硼原子,形成带正电的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N极区往P极区移动,电子由P极区向N极区移动,形成电流。
制作时,多晶硅经过铸锭、破锭、切片等程序后,制作成待加工的硅片。在硅片上掺杂和扩散微量的硼、磷等,就形成P-N结。然后采用丝网印刷,将精配好的银浆印在硅片上做成栅线,经过烧结,同时制成背电极,并在有栅线的面涂一层防反射涂层,电池片就至此制成。电池片排列组合成电池组件,就组成了大的电路板。一般在组件四周包铝框,正面覆盖玻璃,反面安装电极。有了电池组件和其他辅助设备,就可以组成发电系统。为了将直流电转化交流电,需要安装电流转换器。发电后可用蓄电池存储,也可输入公共电网。发电系统成本中,电池组件约占50%,电流转换器、安装费、其他辅助部件以及其他费用占另外50%。
太阳能电池芯片
太阳能电池芯片是具有光电效应的半导体器件,半导体的PN结被光照后产生电流,当光直射太阳能电池芯片,其中一部分被反射,一部分被吸收。一部分透过电池芯片、被吸收的光激发被束缚的高能级状态下的电子,使之成为自由电子,这些自由电子在晶体内向各方向移动,余下空穴(电子以前的位置)。空穴也围绕晶体飘移,自由电子(-)在N结聚集,空穴(+)在P结聚集,当外部环路被闭合,电流产生。
太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池(组)组成。如输出电源为交流220V或 110V,还需要配置逆变器。各部分的作用为:
(一)太阳能电池板:太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分,也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能,或送往蓄电池中存储起来,或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本。(二)太阳能控制器:太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态,并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方,合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项。(三)蓄电池:一般为铅酸电池,小微型系统中,也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来,到需要的时候再释放出来。(四)逆变器:在很多场合,都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能,需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能,因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合,需要使用多种电压的负载时,也要用到DC-DC逆变器,如将24VDC的电能转换成5VDC的电能(注意,不是简单的降压)。
太阳能发电系统的设计需要考虑如下因素:
Q1、 太阳能发电系统在哪里使用?该地日光辐射情况如何?
Q2、 系统的负载功率多大?
Q3、 系统的输出电压是多少,直流还是交流?
Q4、 系统每天需要工作多少小时?
Q5、 如遇到没有日光照射的阴雨天气,系统需连续供电多少天?
Q6、 负载的情况,纯电阻性、电容性还是电感性,启动电流多大?
Q7、 系统需求的数量?
问题五:太阳能热水器的工作原理是什么 太阳能热水器是一个光热转换器,区别于传统的自然利用,如晾晒、采光。
真空管是太阳能热水器的核心,他的结构如同一个拉长的暖瓶胆,内外层之间为真空。在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层,用来最大限度的吸收太阳辐射能。经阳光照射,光子撞击涂层,太阳能转化成热能,水从涂层外吸热,水温升高,密度减小,热水向上运动,而比重大的冷水下降。热水始终位于上部,即水箱中。太阳能热水器中热水的升温情况与外界温度关系不大,主要取决于光照。当打开厨房或洗浴间的任何一个水龙头时,热水器内的热水便依靠自然落差流出,落差越大,水压越高。
问题六:太阳能热水器的发热原理是什么? 一、真空集热管太阳能热水器的工作原理是什么?
通过手动或自动上水系统给保温水箱上水,保温水箱通过排气口与大气相通,上水时通过排气口向外排气,放水时通过排气口向内进气,使水箱内的气压始终与外界平衡,水上满后通过水箱溢流管发信号关断进水阀。真空管经太阳辐射,管内壁选择性吸收涂层吸收太阳能与管内的水进行热交换,使管内的水温上升,密度减少,与水箱内的水产生了密度差,形成热虹吸压头,水箱内的水在不借助外力的情况下自动完成循环,从而实现加热的过程。
太阳能热水器就是吸收太阳的辐射热能,加热冷水提供给人们在生活、生产中使用的节能设备。它是我国太阳能热利用中最为成熟和最为先进的产品。为百姓提供环保、安全、节能、卫生的新型热水器产品。最常见的太阳能热水器有三种:闷晒式太阳能热水器、平板式太阳能热水器和真空管太阳能热水器。闷晒式太阳热水器的集热器和水箱合为一体。结构简单、价格低廉。但是保温差,不能过夜使用,冬季更不能使用。平板式太阳能热水器由平板太阳集热器、蓄水箱、循环管、支架组成。吸热体有铜铝复合管板式、全铜管板式、不锈钢冲压成型焊接而成的扁盒式等结构型式。北方地区除冬季无法使用外,其他季节都可使用。真空管太阳能热水器由真空集热管、水箱、支架、管件、控制装置等组成。真空集热管吸收阳光照射将其转化为热能加热管中的水,利用冷水下沉热水上浮的原理,从而使热水循环至水箱。水箱可以保温并可供数小时后使用热水。由于整体保温好,再加上辅助能源加热,此类热水器四季皆宜。太阳能热水器由于长年 *** 在室外,对水箱和支架的选材提出了严酷的考验,必须耐腐蚀、耐寒耐热、不易生锈等,所以,它的选材有的是不锈钢,有的是铝合金。由于南方与北方太阳照射不同,以多吸收阳光照射为设计原则,支架与地面设计的角度也不一样。
问题七:太阳能工作原理 太阳光照在半导体p-n结上,形成新的空穴-电子对,在p-n结电场的作用下,空穴由n区流向p区,电子由p区流向n区,接通电路后就形成电流。这就是光电效应太阳能电池的工作原理。 一、太阳能发电方式太阳能发电有两种方式,一种是光―耿―电转换方式,另一种是光―电直接转换方式。 (1) 光―热―电转换方式通过利用太阳辐射产生的热能发电,一般是由太阳能集热器将所吸收的热能转换成工质的蒸气,再驱动汽轮机发电。前一个过程是光―热转换过程;后一个过程是热―电转换过程,与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而成本很高,估计它的投资至少要比普通火电站贵5~10倍.一座1000MW的太阳能热电站需要投资20~25亿美元,平均1kW的投资为2000~2500美元。因此,目前只能小规模地应用于特殊的场合,而大规模利用在经济上很不合算,还不能与普通的火电站或核电站相竞争。 (2) 光―电直接转换方式该方式是利用光电效应,将太阳辐射能直接转换成电能,光―电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件,是一个半导体光电二极管,当太阳光照到光电二极管上时,光电二极管就会把太阳的光能变成电能,产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源,具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长,只要太阳存在,太阳能电池就可以一次投资而长期使用;与火力发电、核能发电相比,太阳能电池不会引起环境污染;太阳能电池可以大中小并举,大到百万千瓦的中型电站,小到只供一户用的太阳能电池组,这是其它电源无法比拟的 电池板原料:玻璃,EVA,电池片、铝合金壳、包锡铜片、不锈钢支架、蓄电池等
太阳能热水器把太阳光能转化为热能,将水从低温度加热到高温度,以满足人们在生活、生产中的热水使用。太阳能热水器是由集热管、储水箱及相关附件组成,把太阳能转换成热能主要依靠集热管。集热器受阳光照射面温度高,集热管背阳面温度低,而管内水便产生温差反应,利用热水上浮冷水下沉的原理,使水产生微循环而达到所需热水。
太阳能电池板和太阳能热水器工作原理相差较远,唯一相同的是都吸收太阳能
问题八:太阳能热水加热的原理是什么 太阳能热水器是一个光热转换器,区别于传统的自然利用,如晾晒、采光。
真空管是太阳能热水器的核心,他的结构如同一个拉长的暖瓶胆,内外层之间为真空。在内玻璃管的表面上利用特种工艺涂有光谱选择性吸收涂层,用来最大限度的吸收太阳辐射能。经阳光照射,光子撞击涂层,太阳能转化成热能,水从涂层外吸热,水温升高,密度减小,热水向上运动,而比重大的冷水下降。热水始终位于上部,即水箱中。太阳能热水器中热水的升温情况与外界温度关系不大,主要取决于光照。当打开厨房或洗浴间的任何一个水龙头时,热水器内的热水便依靠自然落差流出,落差越大,水压越高。 太阳热水器原理 太阳热水器是利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置,是一种热能产品。太阳热水器是由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附件组成,把太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。集热管受阳光照射面温度高,集热管背阳面温度低,而管内水便产生温差反应,利用热水上浮冷水下沉的原理,使水产生微循环而达到所需热水。
可再生能源有:
1、水能
水能是清洁能源,是绿色能源,是指水体的动能、势能和压力能等能量资源。这种可再生能源主要用于水力发电。水力发电将水的势能和动能转换成电能。另外,磨坊也是采用水能的好例子。
2、风能
人类已经使用了风力几百年了。如风车,帆船等。风能是空气流动所产生的动能,是太阳能的一种转化形式。风能利用是综合性的工程技术,通过风力机将风的动能转化成机械能、电能和热能等。
3、太阳能
自古人类懂得以阳光晒干物件,并作为保存食物的方法,如制盐和晒咸鱼等。而在化石燃料日趋减少的情况下,太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分,可以利用光热转换和光电转换两种方式,如太阳能发电。另外,广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。
4、地热能
人类在很早以前就开始利用地热能,例如利用温泉沐浴、医疗,利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖,以及烘干谷物等。
5、海洋能
海洋能,就是利用海洋运动过程来生产的能源。这种能源包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋温差能和海水盐差能等,比如一些沿海国家的海岸线,就可以用海洋能来进行潮汐发电。
6、生物质能
生物质能是自然界中有生命的植物提供的能量。这些植物以生物质作为媒介储存太阳能。许多的植物都被用来生产生物质能,包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、杨属、柳树、甘蔗和沼气(甲烷)牛粪等。当前较为有效地利用生物质能的方式有: (1) 制取沼气。(2) 利用生物质制取酒精。只是生物质能所占比重微乎其微。
清洁能源包括:太阳能、风能、地热能、海洋能、氢能、水电、核能、新能源汽车、生物质能、天然气水合物等。
太阳能的应用非常广泛,可分为三大类:
太阳热利用,太阳能光伏发电,太阳能光化学。
太阳能的热利用方式有很多,比如,太阳房,太阳能干燥,太阳能除湿,太阳能空调系统,太阳光聚热发电,太阳能海水淡化等,最典型的应用就是太阳能热水器;
太阳能光伏,就是利用太阳能电池,直接把太阳能转换成电能。 太阳能光伏发电系统,太阳能充电器,太阳能路灯,太阳能汽车,......
太阳能光化学,模仿树叶合成有机物。
答:为了实现变速,当风速变化时,通过转速反馈系统控制发电机的电磁转矩。使发电机转子转速跟踪风速的变化,以获得最大风能。为实现恒频输出,当转子的转速为n时,因定子电流的频率f1=pn/60±f2,由变频器控制转子电流的频率f2,以维持f1恒定。
答:1、当发电机转子转速高于同步速时,转差率s<0,转差功率流出转子,经过变频器送至电网,电网得到的功率为定,转子功率之和,大于定子功率,此时双馈发电机工作于发电状态;2、当发电机转子转速低于同步速时,转差率s>0,转差功率从电网经变频器流入转子,电网得到的功率为发电机定,转子输出功率之和,小于定子功率,此时双馈发电机工作于电动状态。
2、从广义化概念讲,新能源利用主要包括哪3个方面的内容?
答:1)综合利用能源。以提高能源利用效率和技能为目标,加快转变经济增长方式。
2)替代能源。以发展煤炭洁净燃烧技术和煤制油产业为目标,降低对石油进口的依赖。
3)新能源转换。大力发展以可再生能源为主的新能源利用体系,调整、优化能源结构。
3、分析笼型异步发电机变速恒频风力发电系统的工作原理。(图2)
答:其定子绕组通过AC—DC—AC变频器与电网相连,变速恒频策略在定子电路中实现。当风速变化时,发电机的转子转速和发电机发出的电能的频率随着风速的变化而变化,通过定子绕组和电网之间的变频器将频率变化的电能转换为与电网频率相同的电能。
4.分析同步发电机的变速恒频风力发电系统的工作原理。(图3)
答:为了解决风力发电机中的转子转速和电网频率之间的刚性耦合问题,在同步发电机和电网之间加入AC—DC—AC变频器,可以使风力发电机工作在不同的转速下,省去调速装置。而且可通过控制变频器中的电流或转子中的励磁电流来控制电磁转矩,以实现对风力机转速的控制,减小传动系统的应力,使之达到最佳运行状态。
5、分析无刷双馈异步发电机的变速恒频风力发电系统的工作原理。(图4)
答:图中P*和Q*分别为有功功率和无功功率的给定值;功率控制器根据功率给定与反馈值及频率检测信号按一定的控制规则输出频率和电流的控制信号。无刷双馈发电机的转子的转速随风速的变化而变化,以保证系统运行在最佳工况下,提高风能转化的效率。当发电机的转速变化时,由变频器来改变控制绕组的频率,以使发电机的输出频率与电网一致。
6、试分析大功率点跟踪控制(MPPT)的控制算法中扰动观察法的寻优过程,画出其控制流程。
答:.根据光伏阵列工作时不间断地检测电压扰动量,即根据输出电压的脉动增量(±△U)的输出规律,测得阵列当前的输出功率Pd,而被储存的前一时刻输出功率被记忆为Pj,若Pd>Pj,则U=U+△U;若Pd<Pj,则U=U-△U。
控制流程:P146.
7、试分析大功率点跟踪控制(MPPT)的控制算法中增量电导法的实现过程。(图5)
答:由光伏阵列的P-U曲线可知,当输出功率P为最大时,即Pmax处的斜率为零,可得 ,整理可得,即为光伏阵列达到最大功率点的条件,即当输出电压的变化率等于输出瞬态电导的负值时,光伏阵列即工作于最大功率点。增量电导法就是通过比较光伏阵列的电导增量和瞬间电导来改变控制信号,需要对光伏阵列的电压和电流进行采样。
8、下图(图5-4)所示为沼气内燃机发电系统的典型工艺流程,试分析此工艺流程。
答:P168
9、画出垃圾焚烧发电控制的系统框图,并分析其工作原理。
答:系统框图:P184.. 控制系统中的总协调控制器需要对垃圾焚烧全过程进行控制,包括控制方式的确定,并将逆变器控制的方式下达逆变控制器,将燃烧状态和要求下达燃烧控制器,起到整体的协调作用。逆变控制器采集公司电网的电压和相位等信号,并控制三相SPWM逆变器,实现同步并网,将发动机所发出的交变电能换成与电网同频率、同相位的交流电后,通过逆变匹配变压器输送到公共供电网络。而燃烧控制器采集相关的垃圾焚烧炉的温度、锅炉温度与压力、蒸汽轮机的转速及工作状态,并控制焚烧炉排的进给速度,保持焚烧系统的稳定。
10、下图(图6-4)所示为微型燃气发电机组控制与电源变换系统的总体结构,试分析介绍其系统组成和工作原理。
答:系统主要由微型燃机、燃料增压泵、中频发电机、大功率变频电源、蓄电池、双向DC--AC变换器、三相输出隔离变压器、自动控制系统和人机监控操作界面等环节构成。
原理:在开机启动阶段,先断开断路器K2、 使用户负载与逆变电源变压器一次侧隔离,闭合断路器K1,将100kw三相DC--AC变换器的输出和发动机相连,利用DC--AC变换器将蓄电池的直流电逆变成三相中频交流电启动中频发电机,此时发动机工作在电动状态,驱动微型燃机涡轮起动;100kw的三相主AC--DC变换器采用晶闸管可控整流模式,起动时控制系统将晶闸管触发延迟角a推到1800 ,使晶闸管处于截止状态,100kw三相AC--DC变换器停止变换,蓄电池通过双向DC--AC变换器向100kw三相DC--AC变换器提供直流电源,由变换器把直流电逆变为0~500Hz、400V的交流电,驱动发动机工作于电动运行模式,带动微型燃机软起动。
起动结束后K1断开,发动机从电动状态变为发电状态,输出500~1200Hz、400~900V的三相中频交流电至100kw三相DC--AC变换器;经AC--DC变换器可控整流为幅值恒定的直流电源,再经电容滤波后,由100kw三相主DC--AC变换器将直流电压逆变换为50Hz、400V的工频电源;待完成起动系统稳定工作后,K2闭合,主DC--AC逆变器通过三相隔离变压器将50Hz、400V的工频电能提供给用户负载或并入公共电网;此后,双向DC--AC变换器从直流母线获取电能向蓄电池充电,蓄电池由放电转为充电蓄能状态,为下次起动储备能量。
11、试分析潮汐能发电原理(图8-1)。
答:潮汐发电是利用潮差来推动水轮机转动,再由水轮机带动发动机发电。潮汐发电必须选择有利的海岸地形,修建潮汐水库,涨潮时蓄水,落潮时利用其势能发电。
12、阐述电力系统中无功补偿的作用及常用方法。
答:作用:1)减少电力损失;2)改善供电品质;3)延长设备寿命。
方法:低压个别补偿;低压集中补偿;高压集中补偿。
制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应,根据所用材料的不同,太阳能电池可分为:1、硅太阳能电池;2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池;3、功能高分子材料制备的大阳能电池;4、纳米晶太阳能电池等。
一、硅太阳能电池
1.硅太阳能电池工作原理与结构
太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应,一般的半导体主要结构如下:
图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。
当硅晶体中掺入其他的杂质,如硼、磷等,当掺入硼时,硅晶体中就会存在着一个空穴,它的形成可以参照下图:
图中,正电荷表示硅原子,负电荷表示围绕在硅原子旁边的四个电子。而黄色的表示掺入的硼原子,因为硼原子周围只有3个电子,所以就会产生入图所示的蓝色的空穴,这个空穴因为没有电子而变得很不稳定,容易吸收电子而中和,形成P(positive)型半导体。
同样,掺入磷原子以后,因为磷原子有五个电子,所以就会有一个电子变得非常活跃,形成N(negative)型半导体。黄色的为磷原子核,红色的为多余的电子。如下图。
N型半导体中含有较多的空穴,而P型半导体中含有较多的电子,这样,当P型和N型半导体结合在一起时,就会在接触面形成电势差,这就是PN结。
当P型和N型半导体结合在一起时,在两种半导体的交界面区域里会形成一个特殊的薄层),界面的P型一侧带负电,N型一侧带正电。这是由于P型半导体多空穴,N型半导体多自由电子,出现了浓度差。N区的电子会扩散到P区,P区的空穴会扩散到N区,一旦扩散就形成了一个由N指向P的“内电场”,从而阻止扩散进行。达到平衡后,就形成了这样一个特殊的薄层形成电势差,这就是PN结。
当晶片受光后,PN结中,N型半导体的空穴往P型区移动,而P型区中的电子往N型区移动,从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差,这就形成了电源。(如下图所示)
由于半导体不是电的良导体,电子在通过p-n结后如果在半导体中流动,电阻非常大,损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属,阳光就不能通过,电流就不能产生,因此一般用金属网格覆盖p-n结(如图 梳状电极),以增加入射光的面积。
另外硅表面非常光亮,会反射掉大量的太阳光,不能被电池利用。为此,科学家们给它涂上了一层反射系数非常小的保护膜(如图),将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限,于是人们又将很多电池(通常是36个)并联或串联起来使用,形成太阳能光电板。
2.硅太阳能电池的生产流程
通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350~450μm的高质量硅片上制成的,这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。
上述方法实际消耗的硅材料更多。为了节省材料,目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法,包括低压化学气相沉积(LPCVD)和等离子增强化学气相沉积(PECVD)工艺。此外,液相外延法(LPPE)和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。
化学气相沉积主要是以SiH2Cl2、SiHCl3、SiCl4或SiH4,为反应气体,在一定的保护气氛下反应生成硅原子并沉积在加热的衬底上,衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4等。但研究发现,在非硅衬底上很难形成较大的晶粒,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD在衬底上沉积一层较薄的非晶硅层,再将这层非晶硅层退火,得到较大的晶粒,然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜,因此,再结晶技术无疑是很重要的一个环节,目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外,另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术,这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。
三、纳米晶化学太阳能电池
在太阳能电池中硅系太阳能电池无疑是发展最成熟的,但由于成本居高不下,远不能满足大规模推广应用的要求。为此,人们一直不断在工艺、新材料、电池薄膜化等方面进行探索,而这当中新近发展的纳米TiO2晶体化学能太阳能电池受到国内外科学家的重视。
以染料敏化纳米晶体太阳能电池(DSSCs)为例,这种电池主要包括镀有透明导电膜的玻璃基底,染料敏化的半导体材料、对电极以及电解质等几部分。
阳极:染料敏化半导体薄膜(TiO2膜)
阴极:镀铂的导电玻璃
电解质:I3-/I-
如图所示,白色小球表示TiO2,红色小球表示染料分子。染料分子吸收太阳光能跃迁到激发态,激发态不稳定,电子快速注入到紧邻的TiO2导带,染料中失去的电子则很快从电解质中得到补偿,进入TiO2导带中的电于最终进入导电膜,然后通过外回路产生光电流。
纳米晶TiO2太阳能电池的优点在于它廉价的成本和简单的工艺及稳定的性能。其光电效率稳定在10%以上,制作成本仅为硅太阳电池的1/5~1/10.寿命能达到20年以上。但由于此类电池的研究和开发刚刚起步,估计不久的将来会逐步走上市场。
四、染料敏化TiO2太阳能电池的手工制作
1.制作二氧化钛膜
(1)先把二氧化钛粉末放入研钵中与粘合剂进行研磨
(2)接着用玻璃棒缓慢地在导电玻璃上进行涂膜
(3)把二氧化钛膜放入酒精灯下烧结10~15分钟,然后冷却
2.利用天然染料为二氧化钛着色
如图所示,把新鲜的或冰冻的黑梅、山梅、石榴籽或红茶,加一汤匙的水并进行挤压,然后把二氧化钛膜放进去进行着色,大约需要5分钟,直到膜层变成深紫色,如果膜层两面着色的不均匀,可以再放进去浸泡5分钟,然后用乙醇冲洗,并用柔软的纸轻轻地擦干。
3.制作正电极
由染料着色的TiO2为电子流出的一极(即负极)。正电极可由导电玻璃的导电面(涂有导电的SnO2膜层)构成,利用一个简单的万用表就可以判断玻璃的那一面是可以导电的,利用手指也可以做出判断,导电面较为粗糙。如图所示,把非导电面标上‘+’,然后用铅笔在导电面上均匀地涂上一层石墨。
4.加入电解质
利用含碘离子的溶液作为太阳能电池的电解质,它主要用于还原和再生染料。如图所示,在二氧化钛膜表面上滴加一到两滴电解质即可。
5.组装电池
把着色后的二氧化钛膜面朝上放在桌上,在膜上面滴一到两滴含碘和碘离子的电解质,然后把正电极的导电面朝下压在二氧化钛膜上。把两片玻璃稍微错开,用两个夹子把电池夹住,两片玻璃暴露在外面的部分用以连接导线。这样,你的太阳能电池就做成了。
6.电池的测试
在室外太阳光下,检测你的太阳能电池是否可以产生电流。
(1)、来自太阳辐射的能量,如:太阳能、水能、风能、生物能等。
(2)、来自地球内部的能量,如:核能、地热能。
(3)、天体引力能,如:潮汐能。
2、新能源按开发利用状况分类:
(1)、常规能源,如:水能、核能。
(2)、新能源,如:生物能、地热、海洋能、太阳能、风能。
3、新能源按属性分类:
(1)、可再生能源,如:太阳能、地热、水能、风能、生物能、海洋能。
(2)、非可再生能源,如:核能。
4、新能源按转换传递过程分类:
(1)、一次能源,直接来自自然界的能源。如:水能、风能、核能、海洋能、生物能。
(2)、二次能源,如:沼气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等。
来源
太阳能
太阳能有广义狭义之分:狭义太阳能是指现代能用现代技术直接利用转化的太阳辐射;广义的太阳能除包括狭义太阳能还包括间接获得到太阳能量,如由于太阳辐射引起的大气流动――风能、远古植物形成煤等。
风能
风能(wind energy)地球表面大量空气流动所产生的动能。由于地面各处受太阳辐照后气温变化不同和空气中水蒸气的含量不同,因而引起各地气压的差异,在水平方向高压空气向低压地区流动,即形成风。
水能
广义的水能资源包括河流水能、潮汐水能、波浪能、海流能等能量资源;
狭义的水能资源指河流的水能资源。是常规能源一次能源。
生物质能
生物质能(biomass energy )就是太阳能以化学能形式贮存在生物质中的能量形式,即以生物质为载体的能量。将适合于能源利用的生物质分为林业资源、农业资源、生活污水和工业有机废水、城市固体废物和畜禽粪便等五大类。
核能
核能(或称原子能)是通过转化其质量从原子核释放的能量。
地热能
地热能〔Geothermal Energy〕是由地壳抽取的天然热能这种能量来自地球内部的熔岩,并以热力形式存在,是引致火山爆发及地震的能量。
问题二:我国的新能源有哪些? 新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。 常见新能源 太阳能 太阳能一般指太阳光的辐射能量。太阳能的主要利用形式有太阳能的光热转换、光电转换以及光化学转换三种主要方式 广义上的太阳能是地球上许多能量的来源,如风能,化学能,水的势能等由太阳能导致或转化成的能量形式。 利用太阳能的方法主要有:太阳电能池,通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能;太阳能热水器,利用太阳光的热量加热水,并利用热水发电等。现在很多公司已经开始着手利用太阳能,例如青岛凌鼎新能源有限公司就利用太阳能研发了太阳灶、太阳能烤箱、太阳灶反光膜、太阳能开水器等系列产品。太阳能清洁环保,无任何污染,利用价值高,太阳能更没有能源短缺这一说,其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。 太阳能可分为3种: 1.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。 2.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。 3.太阳光合能:植物利用太阳光进行光合作用,合成有机物。因此,可以人为模拟植物光合作用,大量合成人类需要的有机物,提高太阳能利用效率。 核能 核能是通过转化其质量从原子核释放的能量,符合阿尔伯特・爱因斯坦的方程E=mc^2,其中E=能量,m=质量,c=光速常量。核能的释放主要有三种形式: A.核裂变能 所谓核裂变能是通过一些重原子核(如铀-235、铀-238、钚-239等)的裂变释放出的能量 B.核聚变能 由两个或两个以上氢原子核(如氢的同位素―氘和氚)结合成一个较重的原子核,同时发生质量亏损释放出巨大能量的反应叫做核聚变反应,其释放出的能量称为核聚变能。 C.核衰变 核衰变是一种自然的慢得多的裂变形式,因其能量释放缓慢而难以加以利用。 核能的利用存在的主要问题: (1)资源利用率低 (2)反应后产生的核废料成为危害生物圈的潜在因素,其最终处理技术尚未完全解决 (3)反应堆的安全问题尚需不断监控及改进 (4)核不扩散要求的约束,即核电站反应堆中生成的钚-239受控制 (5)核电建设投资费用仍然比常规能源发电高,投资风险较大 海洋能 海洋能指蕴藏于海水中的各种可再生能源,包括潮汐能、波浪能、海流能、海水温差能、海水盐度差能等。这些能源都具有可再生性和不污染环境等优点,是一项亟待开发利用的具有战略意义的新能源。 波浪发电,据科学家推算,地球上波浪蕴藏的电能高达90万亿度。目前,海上导航浮标和灯塔已经用上了波浪发电机发出的电来照明。大型波浪发电机组也已问世。我国在也对波浪发电进行研究和试验,并制成了供航标灯使用的发电装置。将来的世界,每一个海洋......>>
问题三:新能源包括哪些能源 新能源又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。1、新能源按其形成和来源分类:(1)、来自太阳辐射的能量如:太阳能、水能、风能、生物能等。(2)、来自地球内部的能量,如:核能、地热能。(3)、天体引力能,如:潮汐能。2、新能源按开发利用状况分类:(1)、常规能源,如:水能、核能。(2)、新能源,如:生物能、地热、海洋能、太阳能、风能。3、新能源按属性分类:(1)、可再供能源,如:太阳能、地热、水能、风能、生物能、海洋能。(2)、非可再生能源,如:核能。4、新能源按转换传递过程分类:(1)、一次能源,直接来自自然界的能源。如:水能、风能、核能、海洋能、生物能。(2)、二次能源,如:沼气、蒸汽、火电、水电、核电、太阳能发电、潮汐发电、波浪发电等。
问题四:新能源应用技术有哪些 新能源利用技术专业主要学什么?
主要专业课程有:《太阳能电池制造工艺与检测技术》、《光伏发电技术》、《光伏并网发电系统设计与应用》、《建筑新能源系统的安装调试》、《风力发电应用技术》、《风光互补系统安装调试》、《光伏产品电气设计》、《新能源项目策划与实施》、《分布式家用电站设计与建设》、《中级维修电工考证》《企业运营管理》等。
问题五:哪些属于新能源? 新能源是指和长期广泛使用,技术上较为成熟的常规能源(如煤、石油、天然气、水能等)对比而言,以新技术为基础,系统开发利用的能源,即人类新近才开发利用的能源,包括太阳能、潮汐能、波浪能、海流能、风能、地热能、生物能、氢能、核聚变能等,是一种已经开发但尚未大规模使用,或正在研究试验,尚需进一步开发的能源。
科学家认为,21世纪,波能、可燃冰、煤成气、微生物、绿藻将成为人类广泛应用的新能源。
波能:即海洋波浪能。这是一种取之不尽、用之不竭的无污染再生能能源。据科学家推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达90万亿千瓦。
可燃冰:这是一种与水结合在一起的固体化合物,它的外形与冰相似,故称“可燃冰”。据科学家测算:可燃冰蕴藏量比地球上的煤、石油和天然气的总和还多。煤成气:煤在形成过程中由于温度及压力增加,在产生变质作用的同时也释放出可燃性气体。科学家估计,地球上煤成气可达2000万亿立方米。
微生物:世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等,科学家利用微生物发酵,可将它们制成酒精,用其稀释汽油所配制的“乙醇汽油”,功效可提高15%左右,而且制作酒精的原料丰富,成本低廉。科学家还研究成功利用微生物制取氢气,开辟了能源的新途径。
绿藻:当石油和天然气耗尽时,氢也许是一种理想的燃料,问题在于要找到一个廉价地生产氢燃料的方法,科学家称,这个问题的答案可能是一种普通的池塘绿藻。目前,一升绿藻培养液每小时可以生产出3毫升氢气。研究人员认为, 绿藻生产氢气的效率至少可以提高100倍,而这一点有待于技术的进一步提高。
问题六:目前人类正在开发哪些新能源 正在开发太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等新能源。
新能源( NE):又称非常规能源。一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源,包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能,以及海洋表面与深层之间的热循环等;此外,还有氢能、沼气、酒精、甲醇等,而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源,称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出,以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。
在中国可以形成产业的新能源主要包括水能(主要指小型水电站)、风能、生物质能、太阳能、地热能等,是可循环利用的清洁能源。新能源产业的发展既是整个能源供应系统的有效补充手段,也是环境治理和生态保护的重要措施,是满足人类社会可持续发展需要的最终能源选择。
国际能源署(IEA)对2000~2030年国际电力的需求进行了研究,研究表明,来自可再生能源的发电总量年平均增长速度将最快。IEA的研究认为,在未来30年内非水利的可再生能源发电将比其他任何燃料的发电都要增长得快,年增长速度近6%,在2000~2030年间其总发电量将增加5倍,到2030年,它将提供世界总电力的4.4%,其中生物质能将占其中的80%,详见前瞻《中国新能源行业发展前景与投资战略规划分析报告 》。
新能源作为中国加快培育和发展的战略性新兴产业之一,将为新能源大规模开发利用提供坚实的技术支撑和产业基础。
1、风能无论是总装机容量还是新增装机容量,全球都保持着较快的发展速度,风能将迎来发展高峰。风电上网电价高于火电,期待价格理顺促进发展。
2、生物质能有望在农业资源丰富的热带和亚热带普及,主要问题是降 *** 造成本,生物乙醇、生物柴油以及二甲醚燃料应用值得期待。
3、太阳能随着中国国内光伏产业规模逐步扩大、技术逐步提升,光伏发电成本会逐步下降,未来中国国内光伏容量将大幅增加。
4、汽车新能源环境污染、能源紧张与汽车行业的发展紧密相联,国家大力推广混合动力汽车,汽车新能源战略开始进入加速实施阶段,开源节流齐头并进。
未来的几种新能源
波能:即海洋波浪能。这是一种取之不尽,用之不竭的无污染可再生能源。据推测,地球上海洋波浪蕴藏的电能高达9×104TW。在各国的新能源开发计划中,波能的利用已占有一席之地。尽管波能发电成本较高,需要进一步完善,但进展已表明了这种新能源潜在的商业价值。日本的一座海洋波能发电厂已运行8年,电厂的发电成本虽高于其它发电方式,但对于边远岛屿来说,可节省电力传输等投资费用。美、英、印度等国家已建成几十座波能发电站,且均运行良好。
微生物:世界上有不少国家盛产甘蔗、甜菜、木薯等,利用微生物发酵,可制成酒精,酒精具有燃烧完全、效率高、无污染等特点,用其稀释汽油可得到“乙醇汽油”,而且制作酒精的原料丰富,成本低廉。据报道,巴西已改装“乙醇汽油”或酒精为燃料的汽车达几十万辆,减轻了大气污染。此外,利用微生物可制取氢气,以开辟能源的新途径。
第四代核能源:正反物质的原子在相遇的瞬间湮灭,此时,会产生高当量的冲击波以及光辐射能。这种强大的光辐射能可转化为热能,如果能够控制正反物质的核反应强度,来作为人类的新型能源,那将是人类能源史上的一场伟大的能源革命。
相关资料:
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问题七:什么叫做新能源 英文名称:new energy resources
定义:在新技术基础上,系统地开发利用的可再生能源。如核能、太阳能、风能、生物质能、地热能、海洋能、氢能等。
新能源的各种形式都是直接或者间接地来自于太阳或地球内部深处所产生的热能。包括了太阳能、风能、生物质能、地热能、核聚变能、水能和海洋能以及由可再生能源衍生出来的生物燃料和氢所产生的能量。也可以说,新能源包括各种可再生能源和核能。相对于传统能源,新能源普遍具有污染少、储量大的特点,对于解决当今世界严重的环境污染问题和资源(特别是化石能源)枯竭问题具有重要意义。同时,由于很多新能源分布均匀,对于解决由能源引发的战争也有着重要意义。
问题八:新能源有哪些?各种新能源的优缺点是什么 新能源( NE):又称非常规能源。是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。
太阳能 优点:太阳能清洁环保,无任何污染,利用价值高,太阳能更没有能源短缺这一说法,其种种优点决定了其在能源更替中的不可取代的地位。
缺点:(1)分散性:到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大,但是能流密度很低。
(2)不稳定性:由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响,所以,到达某一地面的太阳辐照度既是间断的,又是极不稳定的,这给太阳能的大规模应用增加了难度。
(3)效率低和成本高:目前太阳能利用的发展水平,有些方面在理论上是可行的,技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置,因为效率偏低,成本较高
地热能
优点:可再生;分布广泛;蕴藏量丰富;单位成本低;建造地热厂时间短且容易
缺点:(1)高温地热资源的分布与地质构造有关,受地域限制很大;(2)地热开发的初始投资很高;(3)开采过程中要采取回灌措施,即将利用以后的地热流体回灌到地下储层之中,难度较大且耗资高;(4)如果开发利用不当,可能对周围环境造成危害。
风能
优点: 风能为洁净的能量来源。风能设施日趋进步,大量生产降低成本,在适当地点,风力发电成本已低于发电机。风能设施多为不立体化设施,可保护陆地和生态。风力发电是可再生能源,很环保。
缺点: 风力发电在生态上的问题是可能干扰鸟类,风力发电需要大量土地兴建风力发电场,才可以生产比较多的能源。进行风力发电时,风力发电机会发出庞大的噪音,所以要找一些空旷的地方来兴建。
电源转换器又称交流转换器,是变压器的一种,常见的有220V 电压和110V电压两种。
电源转换器是学名,也就是插线板、也叫插排。
电源转换器是带电源线和插头且可以移动的多位插座,作用是可以连接一个以上的电源插头,多个插座集中放在一起,同时让多种设备获得电源,节省空间和线路。
扩展资料
选购电源转换器的注意事项
一、选好渠道。最好到正规的大型连锁超市、大卖场或电器城等经营场所购买,并留存购物凭证
二、认准品牌。多留心工商、质检等部门发布的监测、检测信息和消协公布的实验结果,不要选择被曝光、处罚过的品牌
三、看清外观。合格插座的包装上厂商和产品信息齐全,外壳面板做工精细,外壳和插孔边没有毛刺,插孔尺寸对称统一
四、对好孔型。一定要购买三孔与两孔分开的“新国标”插座,而万用插座的两孔三孔合在一起,应谨慎选用
五、看清插头。有的插座插板上有三孔插孔,但本身自带的插头上只有两极,这样的两芯插座尽量不要购买
六是、体验手感。可从掂重量、反复按开关、试插拔力、拉电源线四点辨别。
参考资料来源:百度百科_电源转换器
参考资料来源:百度百科_插排
参考资料来源:人民网_谨慎选购电源插座