光伏产业中的630.930.1230是指什么

攀枝花现有大型水电站5座，水电装机660万千瓦。

攀枝花富余水电量大，年日照2300～2700小时，约有930万千瓦风电和光伏资源待开发，工业副产氢丰富，电解水制氢潜力巨大；钒、钛、石墨等氢能原材料保障优势突出，磷酸铁、钛酸锂、石墨电极等新能源电池配套产业体系日渐成型。

寻找新能源时，人们当然会想到不断地给大地以光和热的太阳。太阳表面温度高达6000℃，内部不断进行核聚变反应，据推算足以继续利用太阳能的技术已经越来越引起科学家们的关注进行热核反应达数千亿年。太阳以辐射方式向宇宙空间发射出巨大的能量。照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以提供全球人类消费一年的能量。据估计，太阳每3天向地球辐射的能量就相当于地球所有矿物燃料能量的总和。而且它绝对干净，没有污染。所以太阳能堪称是最为理想的清洁能源。壳牌石油公司经过长期研究后得出结论：“21世纪的主要能源将是太阳能”。

由于现在所用的矿物能源储量有限，而且燃烧时产生大量的二氧化碳，造成地球气温升高，生态环境恶化。因此各国加强了对太阳能发电研究开发，并有了明显的进步。由于太阳能发电是无污染、无噪音、无能耗、运行维护简单、使用寿命长、规模灵活，既能一家一户的分散供电，也可大规模集中供电，故始终受到人们的青睐。

人类利用太阳能有3个途径：

光热转换，光热转换即靠各种集热器把太阳能收集起来，用收集到的热能为人类服务。

光化转换，光化转换即先将太阳能转换成化学能，再转换为电能等其他能量。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。

光电转换，光电转换即将太阳能转换成电能。主要分为太阳热发电和太阳光发电两大类。太阳热发电利用太阳辐射产生的热能生产蒸汽来推动汽轮发电机发电。太阳光发电是利用光电池效应原理，将太阳光直接转换成电能，又称光电池发电，也称光伏发电。

在工业发达国家，在光伏发电方面发展很快，仅荷兰、德国、美国和印度4国，光伏电容量已达21.3万千瓦以上，约占全球光伏电容量的39％。荷兰目前太阳能电池板总面积达8万平方米。德国已安装的太阳能电池的容量超过1.5万千瓦。印度目前的光伏发电容量达到了10万千瓦。

我国国土广阔，太阳能资源非常丰富，全国太阳能辐射总量达930～2330千瓦·时／（平方米·年）的地区占全国总面积的2／3以上。尤其是我国青藏高原大部分地区辐射量超过2000千瓦·时／（平方米·年），年日照时数超过3000小时，在世界上属高值区之一，具有很高的开发利用价值。

我国在光伏发电方面，经过多年的研究、开发，已有相当的水平、理论和应用基础。我国的单晶硅太阳能电池及组件，性能稳定，能量转换效率达12％左右。已在秦皇岛、昆明、宁波、哈尔滨、开封等地分别建成太阳能电池的专业生产厂，总设计能力为4500千瓦。太阳光电技术已在交通、通讯、电视、气象、石油、国防等领域广泛应用，也在解决边远地区和无电地区群众生活用电方面发挥一定作用。光伏电池的发展很快。目前的主要问题是光电池的成本高。我国太阳能电池累计用量已超过6000千瓦，我国的光伏电的使用量约1200千瓦，还在不断增加，目前光伏电的总容量达7万千瓦。

德国研制成功了一种新型太阳能存储器，为充分利用太阳能发电和供暖创造了条件。其工作原理是先用聚光镜将太阳光聚集起来，利用太阳光的热量使镁氢化合物分解，产生作为反应媒介的氢气，然后将氢气输回到镁床。在这样连续不断地化学反应过程中产生热量。然后根据需要随时释放出热量，用以发电或供暖。

德国巴符州太阳和氢气研究中心研制的太阳热发电装置，由一面钢质抛光凹面反射镜和一部发电机组成。反射镜直径7.5米，发电机安装在镜的焦点上。焦点的聚光温度达600～800℃。该装置的发电能力为9千瓦。

以色列发明一种太阳能转换成化学能的发电和取暖装置。它由太阳能采集器和化学反应器构成。当集热器将太阳光聚集成束状并照射在金属钠蒸发器上时，因受热而产生的蒸发物被送入凝结器内凝结。在凝结过程中，释放出来的热量又促使反应器内的甲烷同一氧化碳发生反应，生成氢气和二氧化碳，并通过管道送入采暖器，转换成高温液体，便可作室内发电或取暖用。

日本开发出一种太阳能发电装置，将太阳光照射到密封在玻璃罩中的二氧化氮时，太阳光与二氧化氮发生反应，产生光化学烟雾，使二氧化氮的吸光能力增强，大量吸收紫外线，而自身又分解成一氧化氮和原子态氧，结果玻璃罩内气体越来越高，压力就越来越大，藉此推动装置工作。

日本三洋机电公司推出一种家庭用太阳光发电系统，置于屋顶或阳台，由光电池产生的直流电，经逆变器转换成交流电，分成两路。其中一路与家用电器相接；另一路经卖电电表和买电电表与电力公司的供电线路相联。当白天光电池所产生的电力，除家用电器消耗外，如有多余，则经卖电电表输入供电电网。如遇夜晚或阴雨天，则由供电电网经买电电表输入电力。

罗马尼亚一疗养区正在建造一幢装有太阳能取暖、供冷装置的旅馆。在这幢多层楼房的所有可面向太阳的屋顶部位，安装有外形如轻便遮阳棚的太阳能收集器。收集器里晒热了的水能对蓄热器加热，而蓄热器又使空气变热，热空气则循环于各房间的夹墙之间。在夏天，这套装置能供应冷气。夜里，新鲜空气通过蓄热器使其冷却。白天，外部空气在输送到房间之前，流经这个逐渐冷却的热交换器。这样，房间里将能享受到类似夏日海滨的清新空气。

芬兰发明一种手提式“家用太阳能电站”，在其蓄电器里装有半导体硅光电网路，藉以吸收太阳光并转换成电能，足够电剃须刀、电脑和电视机等使用3～4小时，同时还能为收音机的干电池充电。

美国加州公用局正在同德克萨斯仪器公司联合开发一种太阳光发电装置，拟在加州的阳光地带推广。每个住户在自家的屋顶上安装一台0.9平方米的太阳光发电装置，每年可发电2000度，相当于每个住房用户平均用电量的1／3，而装置的价格还不足3000美元。

先算光伏电站发电量，根据发电量需要多少标准煤，然后根据煤的量计算二氧化碳，氮化物等等

比如1个20MW的发电站，设计寿命25年，平均每年发电大约1700万度电。

同燃煤火电站相比，按照标准煤320克/度电计算，每年节省标准煤5462吨，然后根据一吨标准煤燃烧排放量来计算二氧化硫，氮化物（以NO2计算）。

根据发改委《关于公布2009年中国低碳技术化石燃料并网发电项目区域电网基准线排放因子的公告》，全国电网的二氧化碳排放因子的全国数值是0.8665 （tCO2/MWh），也就是1700万KWH*0.8665=14730.5吨二氧化碳。

比如1个20MW的发电站，设计寿命25年，平均每年发电大约1700万度电。

注意事项

同燃煤火电站相比，按照标准煤320克/度电计算，每年节省标准煤5462吨，然后根据一吨标准煤燃烧排放量来计算二氧化硫，氮化物（以NO2计算）。

根据发改委《关于公布2009年中国低碳技术化石燃料并网发电项目区域电网基准线排放因子的公告》，全国电网的二氧化碳排放因子的全国数值是0.8665 （tCO2/MWh），也就是1700万KWH*0.8665=14730.5吨二氧化碳。

氮化物是氮与电负性比它小的元素形成的二元化合物。由过渡元素和氮直接化合生成的氮化物又称金属型氮化物。它们属于 “间充化合物”，因氮原子占据着金属晶格中的间隙位置而得名。

这种化合物在外观、硬度和导电性方面似金属，一般都是硬度大、熔点高、 化学性质稳定，并有导电性。

钛、钒、锆、钽等的氮化物坚硬难熔，具有耐化学腐蚀、耐高温等特 点。例如，TiN熔点为2 930～2 950℃，是热和电的良导体，低温下有超导性，是制造喷气发动机的材料。ZrN在低温有超导性，现用作反应堆材料。

以上内容参考：百度百科-氮化物

枣庄学院地址在山东省枣庄市北安路，该校是一所以文学、理学、工学、管理学、教育学、历史学、经济学、法学、艺术学、农学等10大学科的山东省属公办全日制普通本科高校。

二、枣庄学院介绍

枣庄学院是一所山东省属公办全日制普通本科高校。学校坐落在历史悠久、文化底蕴厚重、风景秀美、素有“鲁南明珠”美称的山东省枣庄市。其前身为1971年建立的枣庄市教师进修学校，1984年经山东省人民政府批准成立枣庄师范专科学校，2004年5月经教育部批准改建为全日制普通本科院校，更名为枣庄学院。学校特聘中国科学院院士、著名数学家、博士生导师、 北京师范大学 原校长王梓坤先生，中国科学院院士、激光与光电子科学家、天津大学精密仪器与光电子工程学院教授、博士生导师姚建铨先生为名誉校长。

学校始终秉承“兼爱、尚贤、博物、戴行”的校训，坚持以，全面贯彻党的教育方针，坚持“办学以教师为本、教学以学生为本”的理念，围绕内涵发展、质量提升主线，明确应用型人才培养的定位，服务地方、特色发展，为区域经济社会发展提供人才、智力、科技支撑，全面提高教育教学质量和办学水平，社会声誉和综合实力稳步提升。

学校目前占地1142亩，校舍面积41万平方米，正在建设的新城校区占地1885亩，规划总建筑面积79万平方米。固定资产总值9.6亿元，教学科研仪器设备总值1.7亿元。实验教学中心18个，图书馆馆藏图书146.3万册，电子图书195万种，电子期刊79235种。学校面向全国25个省（市、自治区）招生，全日制普通本专科在校生19000余人。

学校现有教职工1200余人，专任教师930余人，教授、副教授360余人，博士270余人。学校有双聘院士1人、国家“”专家3人、国家“百千万人才工程”专家1人、国家杰出青年科学基金项目获得者3人、国家“”青年项目获得者1人、国家优秀青年科学基金项目获得者2人、泰山学者特聘专家2人、泰山产业领军人才1人，省、市有突出贡献的中青年专家和专兼职博士生、硕士生导师70余人，省级教学名师和省级重点学科首席专家等10余人，山东省首批“高校黄大年式教师团队”1个。

学校现设有教学院（部）23个，普通本科专业60个，专科专业38个，形成了文学、理学、工学、管理学、教育学、历史学、经济学、法学、艺术学、农学等10大学科协调发展的学科专业格局。其中省级特色专业8个、省级优秀教学团队3个、省级重点学科4个、省级精品课程23门，获批国家级本科专业综合改革试点专业1个，山东省高水平应用型重点建设专业（群）1个，培育专业（群）2个，自筹专业（群）1个。学校深入推进教育教学改革，在近几届教学成果奖评审中，获国家级和省级教学成果奖10余项，其中国家级二等奖1项、省级一等奖4项。2015-2018年有1921人考取硕士研究生，总体考取率达到38.17%，其中578人考取中国科学院、985和211院校研究生，占考取人数的30.10%。2016年、2017年和2018年毕业生年终就业率分别为93.4%、95.3%、97.7%，就业率持续上升，毕业生质量受到用人单位的好评。

学校以“特色鲜明的高水平应用型大学”为奋斗目标，积极推进向应用型大学转型发展，以产教融合、校企合作引领应用型人才培养模式改革，先后被列为教育部第一批30所ICT产教融合创新基地之一、教育部首批41所数据中国“百校工程”试点院校之一。教育部主推的七个产教融合促进计划项目“中兴通讯ICT产教融合创新基地”“数据中国百校工程”“凤凰教育高校数字媒体产教融合创新应用示范基地”“中美应用技术教育双百计划”“互联网+中国制造2025”“科学工作能力提升计划（百千万工程）”“AI+智慧学习”共建人工智能学院先后全部落户学校。2018年11月学校承办产教融合平台建设经验交流会，与教育部学校规划建设发展中心签署《产教融合全面改革试验学校战略合作协议》。学校产教融合、协同育人工作走在了全国高校的前列，受到教育部、教育厅领导和专家的充分肯定。学校连续多年获得“山东省企校合作培养人才先进单位”荣誉称号，连续三年获得“山东最具办学特色本科院校”称号。

学校历来重视科学研究，建有山东省院士工作站及各类省级以上教学、实验、科研平台15个。学校是山东省硕士学位授予立项建设单位、山东省首批研究生联合培养基地，与天津大学激光与光电子研究所联合培养博士研究生，与 聊城大学 等高校联合培养硕士研究生。近年来先后承担了国家重点研发计划项目、国家973科研项目、国家社科基金、国家自然科学基金等国家级和省部级高层次科研课题共280余项，企事业委托的横向课题和专项课题130余项；发表学术论文5000余篇，其中SCI、EI、CSSCI收录600余篇；出版专著、教材170余部；获得国家专利成果110余项；获山东省社会科学优秀成果奖一等奖1项、二等奖1项、三等奖15项；获山东省高校优秀科研成果奖等地厅以上科研奖励220余项。

学校主动融入区域创新体系，为地方经济社会发展提供人才和科技支撑。建有11个校级或校企共建科研机构，搭建了枣庄市信息化、工业化融合促进中心、太赫兹工程技术研究中心、石榴工程技术研究中心等服务地方科研机构和创新平台。学校依托学科专业优势，启动了化学化工研发、机械制造研发等服务地方的重点项目，承担了太阳能电池及光伏电源系统生产线建设项目、枣庄市化工企业自动化控制及安全连锁改造工程项目，加入山东省煤化工产业技术创新战略联盟并成为理事单位，为校企合作育人、合作发展奠定了重要基础。

学校不断扩大对外交流，推进国际交流与合作。与韩国、日本、英国、美国、加拿大、澳大利亚、新西兰、俄罗斯等国家以及台湾地区的50所高校建立了校际合作关系，开展了学分互认、学生交换等项目。特别是近年来，学校以世界语教学与研究为载体，与中华全国世界语协会联合建设了世界展陈面积最大、亚洲唯一的世界语博物馆，搭建了广泛的国际合作与交流平台，学校国际化水平和社会影响力进一步提升。

学校先后荣获“山东省党建和思想政治工作先进高等学校” “全国社会实践先进单位”“山东省思想政治教育工作先进集体和大学生志愿服务西部计划工作全国优秀单位”“山东省德育工作优秀高校” “山东教育慈善奖先进单位”“中国世界语运动突出贡献单位”“枣庄市突出贡献单位”“全民科学素质工作先进集体”“山东最具行业影响力本科院校”等荣誉称号。

太阳能简介

摘要

太阳能作为一种取之不尽用之不竭的能源，受到世界各国的重视。太阳能广泛用于发电、制冷、制热等方面，已经和世界的经济生活联系在一起

关键词

太阳能污染硅电池

1. 前言

太阳能（Solar Energy），一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电，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。广义太阳能包括: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，化石燃料（如煤、石油、天然气等）。狭义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。

太阳能源自太阳。太阳是一个炽热的气态球体，它的直径约为1.39×106km，质量约为2.2×l027t，为地球质量的3.32×105倍，体积是地球的1.3×106倍，平均密度为地球的1/4。太阳作为一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（3.75×10^26KW）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。

总的说来太阳能具有能量十分巨大、供应时间长、分布广阔、获取方便、安全、干净、不污染环境的优点。但也存在问题：1）能量分散，能量密度低；2）稳定性差，受日夜季候、地理纬度等影响，太阳能不断地生变化；3）装置成本过高；4）制造过程中污染严重，使用中可能有视觉污染。

我国的太阳能资源和分布广泛，有着十分丰富的太阳能资源。根据中国气象科学研究院的研究，有2/3以上国土面积，年日照在2000小时以上，年平均辐射量超过0.6GJ/cm2，各地太阳年辐射量大致在930～2330kW·h/m2之间。

从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。

2. 太阳能利用历史

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。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作功而抽水的机器。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世纪太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段 :

第一阶段(1900-1920)

太阳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，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：

1. 1901年，在美国加州建成一台太阳能抽水装置

2. 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；

3. 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（1920-1945）

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，其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战（1935-1945）有关，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（1945-1965）

　二战结束后的20年中，一些有远见的人士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。比较突出的研究进展有：

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；

1954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。

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了初步研究。

第四阶段(1965-1973）

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(1973-1980）

“能源危机”（有的称“石油危机”）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。

这一时间太阳能研究领域不断扩大，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。

太阳热水器、太阳电他等产品开始实现商业化，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（1980-1992）

开发利用太阳能热潮，进入80年代后逐渐进入低谷。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

第七阶段（1992-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，中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。

3. 太阳能利用方式

3.1 光－热能转换

光热转换是利用太阳辐射加热物体而获得热能的一种太阳能利用方式。常见应用有太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉、地膜、大棚、温室等。

3.1.1集热器

太阳辐射的能流密度低，在利用太阳能时为了获得足够的能量，或者为了提高温度，必须采用一定的技术和装置（集热器），对太阳能进行采集。太阳能集热器是把太阳辐射能转换成热能的设备，它是太阳能热利用中的关键设备。常见有可分为聚光型和非聚光型。

3.1.1.1非聚光型集热器

非聚光型集热器常见有平板和真空管集热器。

平板集热器

平板集热器是非聚光类集热器中最简单且应用最广的集热器。它吸收太阳辐射的面积与采集太阳辐射的面积相等，能利用太阳的直射和漫射辐射。按工质划分有空气集热器和液体集热器，目前大量使用的是液体集热器；按吸热板芯材料划分有钢板铁管、全铜、全铝、铜铝复合、不锈钢、塑料及其它非金属集热器等； 按结构划分有管板式、扁盒式、管翅式、热管翅片式、蛇形管式集热器，还有带平面反射镜集热器和逆平板集热器等；按盖板划分有单层或多层玻璃、玻璃钢或高分子透明材料、透明隔热材料集热器等。

目前，国内外使用比较普遍的是全铜集热器和铜铝复合集热器。铜翅和铜管的结合，国外一般采用高频焊，国内以往采用介质焊，1995年我国也开发成功全铜高频焊集热器。1937年从加拿大引进铜铝复合生产线，通过消化吸收，现在国内已建成十几条铜铝复合生产线。 为了减少集热器的热损失，可以采用中空玻璃、聚碳酸酯阳光板以及透明蜂窝等作为盖板材料，但这些材料价格较高，一时难以推广应用。

真空管集热器

为了减少平板集热器的热损，提高集热温度，国际上70年代研制成功真空集热管，其吸热体被封闭在高真空的玻璃真空管内，大大提高了热性能。将若干支真空集热管组装在一起，即构成真空管集热器，为了增加太阳光的采集量，有的在真空集热管的背部还加装了反光板。

真空集热管大体可分为全玻璃真空集热管，玻璃-U型管真空集热管，玻璃-金属热管真空集热管，直通式真空集热管和贮热式真空集热管。最近，我国还研制成全玻璃热管真空集热管和新型全玻璃直通式真空集 热管。

我国已经建立了拥有自主知识产权的现代化全玻璃真空集热管的产业，用于生产集热管的磁控溅射镀膜机在百台以上，产品质量达世 界先进水平，产量雄居世界首位。我国自80年代中期开始研制热管真空集热管，经过十几年的努力，攻克了热压封等许多技术难关，建立了拥有全部知识产权的热管真空管生产基地，产品质量达到世界先进水平，生产能力居世界首位。

真空管平板集热器

它是将单根真空管装配在复合抛物面反射镜的底面，兼有平板和固定式聚光的特点，它能吸收太阳光的直射和80%的散射。

3.1.1.2聚光集热器

聚光集热器通常由聚光器、吸收器和跟踪系统三部分组成。其工作原理是，自然阳光经聚光器聚焦到吸收器上，并加热吸收器内流动的集热介质，跟踪系统则根据太阳的方位随时调节聚光器的位置，以保证聚光器的开口面与人射太阳辐射总是互相垂直的。

在反射式聚光集热器中应用较多的是旋转抛物面镜聚光集热器（点聚焦）和槽形抛物面镜聚光集热器 （线聚焦）。前者可以获得高温，但要进行二维跟踪；后者可以获得中温，只要进行一维跟踪。这两种聚光集热 器在本世纪初就有应用，几十年来进行了许多改进，如提高反射面加工精度，研制高反射材料，开发高可靠性 跟踪机构等，现在这两种抛物面镜聚光集热器完全能满足各种中、高温太阳能利用的要求，但由于造价高，限制了它们的广泛应用。

3.1.2 太阳能热水器

基本原理：通过集热，促使管内水温高于水箱水温，热水比冷水轻，形成对流，最终使水箱中的温度达到使用所需的温度。

太阳能热水器通常由平板集热器、蓄热水箱和连接管道组成。按照流体流动的方式分类，可将太阳能热水器分成三大类：闷晒式、直流式和循环式。

3.1.3 太阳能采暖

太阳能采暖可以分为主动式和被动式两大类。主动式是利用太阳能集热器和相应的蓄热装置作为热源来代替常规热水（或热风）采暖系统中的锅炉。被动式则是依靠建筑物结构本身充分利用太阳能来达到采暖的目的，因此它又称为被动式太阳房。

被动式太阳房构造简单，取材方便，造价便宜，无需维修，有自然的 舒适感，特别适合发展中国家的广大农村。

主动式太阳房利用集热器产生的热水采暖，结构简单，蓄热器置于室外，室内又是由地板供暖，故不占用室内居住面积是这种系统的一大优点。

3.1.4 太阳能干燥

太阳能干燥按干燥器（或干燥室）获得能量的方式可分为：

1.集热器型干燥器

2.温室型干燥器

3.集热器—温室型干燥器

实际中还有集热器与常规能源、集热器与储热装置、集热器与热泵等各种组合式太阳能干燥装置。

集热器型干燥器是利用太阳能空气集热器，先把空气加热到预定温度后再送入干燥室，干燥室视干燥物品的类型多种多样，如箱式、窑式、固定床式或流动床式等。

温室型干燥器其温室就是干燥室，它直接接受太阳的辐射能。

集热器—温室型干燥器则是上述两种形式的结合。其温室顶部为玻璃盖板，待干燥物品放在温室中的料盘上，它既直接接受太阳辐射加热，又依靠来自空气集热器的热空气加热。

属于光热转化的还有：太阳能海水淡化、太阳能制冷和空调、太阳能热动力发电、太阳坑发电技术、太阳能热推进等。

3.2 光－电转换

原理是根据光电效应，利用太阳能直接转化为电能。应用包括为无电场所提供电池，包括移动电源和备用电源、太阳能日用电子产品等。

世界上，1941年出现有关硅太阳电池报道，1954年研制成效率达6％的单晶硅太阳电池，1958年太阳电池应用于卫星供电。在70年代以前，由于太阳电池效率低，售价昂贵，主要应用在空间。70年代以后，对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究，在提高效率和降低成本方面取得较大进展。

目前，世界上太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池24％（100px2)，多晶硅电池18.6％（100px2）， InGaP／GaAs双结电池30．28％（AM1），非晶硅电池14．5％（初始）、12．8（稳定），碲化镉电池15．8％， 硅带电池14．6％，二氧化钛有机纳米电池10．96％。

我国于1958年开始太阳电池的研究，40多年来取得不少成果。目前，我国太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池20．4％（50px×50px），多晶硅电池14．5％（50px×50px）、12％（250px×250px），GaAs电池 20．1％（lcm×cm），GaAs／Ge电池19．5％（AM0），CulnSe电池9％（lcm×25px），多晶硅薄膜电池13．6％ （lcm×25px，非活性硅衬底），非晶硅电池8．6％（250px×250px）、7．9％（500px×500px）、6．2％（750px×750px）， 二氧化钛纳米有机电池10％（25px×25px）。

由于各种不同材料制成的太阳电池所吸收的太阳光谱是不同的，因此将不同材料的电池串联起来，就可以充分利用太阳光谱的能量，大大提高太阳电池的效率，因此叠层串联电池的研究已引起世界各国的重视，成为最有前途的太阳电池。

太阳电池重量轻，无活动部件，使用安全。单位质量输出功率大，即可作小型电源，又可组合成大型电站。目前其应用已从航天领域走向各行各业，走向千家万户，太阳能汽车，太阳能游艇，太阳能自行车，太阳能飞机都相继问世，它们中有的已进入市场。然而对人类最有吸引力的是所谓太空太阳站。

3.2.1 太阳空间电站

空间电站实际上是利用太阳能发电的卫星，这些卫星表面覆盖有太阳能电池板，能够吸收积聚大量太阳能并将其转化为电能，通过微波束将电能传送回地面。

它是由永远朝向太阳的太阳电池列阵，能把直流电转换成微波能的微波转换站，发射微波束能的列阵天线等三部分组成，通过天线以微波形式向地面输电。在地面上则要建一个面积达几十平方公里的巨型接受系统。

空间发电有两大优点：一是可以充分利用太阳能，同时又不会污染环境，二是 不用架设输电线路，可直接向空中的飞船和飞机提供电力，也可向边远的山区、沙漠和孤岛送电。科学家预测，一旦建成空间电站，人类可以不断获得能源，地球能源利用将产生革命性变化。

问题：一是空间运输成本问题，按推测，至少空间运输成本要降低99%才有可能；二是能量转换的效率问题。

3.2.2 太阳能发电系统

太阳能电源是由太阳能电池发电，经蓄电池贮能，从而给负载供电的一种新型电源，广泛应用于微波通讯、基站、电台、野外活动、高速公路、也可为无电山区、村庄、海岛提供电力。 有以下好处：

1.不必拉设电线，不必挖开马路，安装使用方便；

2.一次性投资，可保证二十年不间断供电（蓄电池一般为5年需更换）；

3.免维护，无任何污染。

太阳能电源可分为直流供电系统和交直流供电系统二种。

我们预计太阳能光伏发电在不久的将来将会占据世界能源消费的重要席位，它的发展不但要替代部分常规能源，而且还将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源的消耗将占总能源消耗比例的30%以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占有比也将达到10%以上；到2040年，可再生能源消耗将占总能耗的50%以上，太阳能光伏发电将占总电力的20%以上；到21世纪末，可再生能源消耗将占总能耗的80%以上，太阳能发电将占到60%以上。以上这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域所占有的重要地位。根据《可再生能源中长期发展规划》报道，到2020年，我国将力争使太阳能发电装机容量达到1.8GW（百万千瓦），到2050年将达到600GW（百万千瓦）。预计到2050年，我国可再生能源的电力装机将占全国总电力装机容量的25%，其中光伏发电装机将占到5%。未来十几年，将是我国太阳能光伏产业发展继续迅猛的一个阶段。

3.3 光－化学能转化

这种转换技术包括半导体电极产生电而电解水产生氢，利用氢氧化钙或金属氢化物热分解储能等形式。太阳能制氢问题解决了，才有真正意义上的氢能利用(包括燃料电池)，这将引起时代的变革。

正在研究的太阳能制氢。有以下几种方式：

1）太阳能电解水制氢。电解水制氢是目前应用较广且比较成熟的方法，效率较高（75％-85％），但耗电大，用常规电制氢，从能量利用而言得不偿失。所以，只有当太阳能发电的成本大幅度下降后，才能实现大规模电解水制氢。

2）太阳能热分解水制氢 。将水或水蒸汽加热到3000K以上，水中的氢和氧便能分解。这种方法制氢效率高，但需要高倍聚光器才能获得如此高的温度，一般不采用这种方法制氢。

3）太阳能热化学循环制氢。为了降低太阳能直接热分解水制氢要求的高温，发展了一种热化学循环制氢方法，即在水中加入一种或几种中间物，然后加热到较低温度，经历不同的反应阶段，最终将水分解成氢和氧，而中间物不消耗，可循环使用。热化学循环分解的温度大致为900-1200K，这是普通旋转抛物面镜聚光器比较容易达到的温度，其分解水的效率在17．5％-75．5％。存在的主要问题是中间物的还原，即使按99．9％-99． 99％还原，也还要作0.1％-0.01％的补充，这将影响氢的价格，并造成环境污染。

4）太阳能光化学分解水制氢 。这一制氢过程与上述热化学循环制氢有相似之处，在水中添加某种光敏物质作催化剂，增加对阳光中长波光能的吸收，利用光化学反应制氢。日本有人利用碘对光的敏感性，设计了一套包括光化学、热电反应的综合制氢流程，每小时可产氢97升，效率达10％左右。

5）太阳能光电化学电池分解水制氢。1972年，日本本多健一等人利用n型二氧化钛半导体电极作阳极，而以铂黑作阴极，制成太阳能光电化学电池，在太阳光照射下，阴极产生氢气，阳极产生氧气，两电极用导线连接便有电流通过，即光电化学电池在太阳光的照射下同时实现了分解水制氢、制氧和获得电能。这一实验结果引起世界各国科学家高度重视，认为是太阳能技术上的一次突破。但是，光电化学电他制氢效率很低，仅0．4％，只能吸收太阳光中的紫外光和近紫外光，且电极易受腐蚀，性能不稳定，所以至今尚未达到实用要求。

6）太阳光络合催化分解水制氢。从1972年以来，科学家发现三联毗啶钉络合物的激发态具有电子转移能力，并从络合催化电荷转移反应，提出利用这一过程进行光解水制氢。这种络合物是一种催化剂，它的作用是吸收光能、产生电荷分离、电荷转移和集结，并通过一系列偶联过程，最终使水分解为氢和氧。络合催化分解水制氢尚不成熟，研究工作正在继续进行。

7）生物光合作用制氢。40多年前发现绿藻在无氧条件下，经太阳光照射可以放出氢气；十多年前又发现，兰绿藻等许多藻类在无氧环境中适应一段时间，在一定条件下都有光合放氢作用。目前，由于对光合作用和藻类放氢机理了解还不够，藻类放氢的效率很低，要实现工程化产氢还有相当大的距离。据估计，如藻类光合作用产氢效率提高到10％，则每天每平方米藻类可产氢9克分子，用5万平方公里接受的太阳能，通过光合放氢工程即可满足美国的全部燃料需要。

3.4 太阳能-生物质能转换

太阳能-机械能转换。 20世纪初，俄国物理学家实验证明光具有压力。20年代，前苏联物理学家提出，利用在宇宙空间中巨大的太阳帆，在阳光的压力作用下可推动宇宙飞船前进，将太阳能直接转换成机械能。科学家估计，在未来10～20年内，太阳帆设想可以实现。通常，太阳能转换为机械能，需要通过中间过程进行间接转换。

3.5 太阳能利用中的污染

太阳能电池在使用过程中确实具有无排放，无噪音，无能耗的清洁能源称号，但当今主流却忽略了太阳能电池光鲜表面背后生产过程中的高污染、高能耗的问题。　

一、高污染

主要是生产硅过程中带来的四氢化硅污染和其它易燃易爆有毒气体污染和蓄电池带来的污染。

现太阳能电池90%为晶体硅电池，其原材料为多晶硅，由金属硅(工业硅)提纯而来，目前国内均采用化学法(改良西门子法)：先将金属硅转变为三氯氢硅，再进行分馏和精馏提纯，得到高纯度的三氯氢硅 (具有毒性、腐蚀性和易爆炸) 后，最终由氢气还原而成；这一过程中只有约25%的三氯氢硅传化成多晶硅，其余基本直接排放；而污染最严重的，则是在还原过程中产生的副产品——四氯化硅(一种腐蚀性极强、难以保存的有毒液体，具有急毒性。由于四氯化硅不能自然降解，如果将四氯化硅倾倒或掩埋，水体将会受到严重污染，土地会变成不毛之地)。这还不包括大量氯气等其它易燃易爆有毒气体。

每生产1KW太阳能电池板需耗费10Kg多晶硅，产生80Kg以上四氯化硅。而国内能通过氢化还原闭环工艺循环减小四氯化硅排放的仅有一家；而即使通过氢化还原闭环工艺循环，四氯化硅的排放仍到达50%；四氯化硅虽然也是化工原料，但下游的化工厂消化十分有限。国内绝大多数多晶硅生产厂家的四氯化硅少部分以低价卖给下游厂家，一部分存储，一部分则偷偷掩埋。

这还不包括硅片后期处理的其它辅料。如制绒过程中用到的各种强酸强碱溶液、扩散使用的三氯氧磷、PECVD中使用的硅烷等，这些辅材的消耗不比主材料少。

由于太阳电池具有时效性，只有阳光照射才会产生电能；所以必须用蓄电池在有阳光时蓄电，无阳光时维持供电。而蓄电池又以铅酸蓄电池为主，其污染程度是相当大的。

二、高能耗

硅石冶炼为金属硅、金属硅提纯为多晶硅、多晶硅片处理需要耗费大量的电能，主要集中在硅石冶炼、多晶硅的铸锭和扩散这几个流程；每生产1KW太阳能电池板需要耗费5800-6000度电(国内平均数)。我们可以这样计算：按平均光照时间4小时/天，太阳能电池是寿命为15至20年(按20年)，1KW太阳能电池总的发电量为4x365x20=29200KW• h；与耗掉的6000度电相比，其电能再生比只有4.87，这还没有算上光照效率以及逆变电源的损耗和控制电路的损耗；远远低于水电和风电。如果再加上超白玻璃、铝合金、钢材、电缆等辅件，其电能再生比是相当低的。

更大的问题是现国内生产的太阳能电池板90%以上用于出口，他国享受清洁能源，而我国却饱受能耗和污染之苦。

写在最后

据有关部门对2050年各种一次能源在世界能源构成中所占的比例预测结果显示，其构成为：石油0，天然气13％，煤20％，核能10％，水电5％，太阳能(含风能、生物质能)50％，其它2％，以太阳能为代表的新能源与可再生能源将在可持续发展中发挥重要作用。

中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭约占商品能源消费结构的76%，已成为中国大气污染的主要来源。大力开发新能源和可再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。能源问题是世界性的，向新能源过渡的时期迟早要到来。从长远看，太阳能利用技术和装置的大量应用，也必然可以制约矿物能源价格的上涨。

参考文献

1、百度百科http://baike.baidu.com/view/21294.htm

2、太阳能干燥技术概况及应用前景张璧光

3、太阳能利用与可持续发展姚伟

4、太阳能热泵系统简介禚 静

5、我国太阳能利用进展陆维德 罗振涛

6、我国太阳能资源利用区划王炳忠

7、太阳能发电尚无经济可行性葛伟民