大唐集团有没有一个子公司叫柜铝有限公司

从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯发明了第一台利用太阳能加热空气膨胀做功而抽水的机器开始，人类将太阳能作为一种能源和动力直接加以利用，已有300多年的历史了。在我国，太阳能作为一种新兴的清洁能源，对它的研究利用起步较晚。但由于太阳能具有的多种优势，加上国家的扶持政策，在我国已经形成了初步的太阳能产业链，并呈现出良好的发展前景。

我国太阳能利用发展历程及出台的相关政策

1973年10月的中东战争，引发了世界性的“能源危机”。许多国家，尤其是工业发达国家，加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持，在世界上掀起了开发利用太阳能的热潮。当年，美国政府就制定了阳光发电计划，太阳能研究经费大幅度增长；并成立太阳能开发银行，促进太阳能产品的商业化。1974年，日本政府也很快制定了“阳光计划”，对本国的太阳能研究利用给予大力支持。

世界上出现的开发利用太阳能热潮，对我国也产生了巨大的影响。1975年在河南安阳召开了“全国第一次太阳能利用工作经验交流大会”，推动了我国太阳能带来的发展。太阳能研究和推广工作随后纳入了我国的政府计划，获得了专项的经费和物资支持。

1992年联合国在巴西召开了“世界环境与发展大会”，通过了《里约热内卢环境与发展宣言》等一系列重要文件。世界各国都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。世界环保大会以后，我国政府对环境与发展十分重视，提出10年对策和措施，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目标。1995年，国家计委、国家科委和国家经贸委制定了《新能源和可再生能源发展纲要》（1996~2010），明确提出了我国在1996~2010年新能源和可再生能源的发展目标任务以及相应的对策和措施。

1996年9月，津巴布韦召开的“世界太阳能高峰会议”提出了在全球无电地区推行“光电工程”的倡议时，我国政府立即作出积极响应，制定实施“中国光明工程“的计划。同年由国家计委牵头制定了“中国光明工程”计划。计划到2010年，利用风力发电和光伏发电技术解决2300万边远地区人口的用电问题，使他们达到人均拥有发电容量100W的水平，相当于届时全国人均拥有发电容量1/3的水平。同时还将解决地处边远地区的边防哨所、微波通讯站、公路道班、输油管线维护站、铁路信号站的基本供电问题。

我国太阳能发电的成果及现状

目前，我国已具有15MW的太阳能发电容量，光伏产业也形成了较好的基础。虽然光电成本仍然高于煤电，但在边远地区，与拉设电网相比，小型太阳能发电设施仍然相对便宜适用。

近年来，太阳能光伏电池的应用在我国西部地区逐渐扩大。国家电力公司在西藏无水利资源的地区先后建设了10座光伏电站，解决了7个无电县的工业和生活用电，1.2万余人从中受惠。而过去这些县大多用柴油机发电，各县财政每年要花数十万元购买柴油。另外，西藏还建立了众多的太阳能道班、学校、边防哨所、气象站和广播电视微波中继站。青海及周边地区的6万余无电散居户，利用便携式小功率光伏系统解决了家庭生活用电问题。青海省还在电网无法延伸也无水利资源的地区建成了10个太阳能光伏电站，深受当地干部群众的欢迎。新疆则在亚欧光缆、南北疆光缆等工程必经之地的无电地区，安装了100多座无人值站的光伏电源。在西藏地区已有7个县靠太阳能解决了用电困难。

相比于蓬勃发展的世界光伏工业，中国光伏工业还处于起步阶段。光伏产量和安装容量仅为世界1%左右。国际上方兴未艾的光伏集成建筑和非硅系列多晶薄膜电池领域在我国还几乎是空白。在国家实施西部大开发战略和国内绿色环保工业开始升温的背景下，近两年中国光伏工业保持了较快的增长速度，正向光伏工业世界十强挺进。

目前河北保定国家高新技术开发区正加快建设我国规模最大的多晶硅太阳能电池生产基地。该项目集太阳能电池、组件及应用系统等为一体、一期工程完成后可达到年产3MW多晶硅太阳能电池的能力，填补了我国在太阳能开发应用方面的多项空白，并将大大推动太阳能电池用低铁玻璃的生产、销售市场。另外，云南半导体器件厂、宁波太阳能电池厂等太阳能光伏企业正在积极进行技术改造；经国家和地方政府批准立项，除河北保定外，广东深圳以及天津也正在筹建年生产能力达3~5MW的多晶硅和非晶硅太阳能电池生产工厂。

但从整体上分析，国内太阳能光伏发电系统由于起步较晚，尤其是在太阳能电池的开发、生产上还落后于国际水平，整体上仍处于产量小、应用面窄、产品单一、技术落后的初级阶段。经粗略统计表明，国内目前仅建有5个（单晶硅）太阳能电池生产厂，年产量约有4.5MW，工厂设施仍停留在已有引进的生产线上。而国外不少企业已把眼光瞄准更为先进的薄膜晶体太阳能电池的开发与生产上。这种新一代的先进的薄膜晶体太阳能电池其转换效率可高达18.3%，比目前平均转换效率提高了3个百分点。据业内人士介绍，我国太阳能电池平均转换效率不高，其主要原因是专用材料国产化程度低，如封装玻璃就完全依赖进口，低铁含量的高透过率基板玻璃市场仍不能满足需求，科研成果还没有迅速及完全转化为产业优势。

我国的太阳能资源及市场前景

我国拥有丰富的太阳能资源。据统计，每年中国陆地接收的太阳辐射总量，相当于24000亿t标煤，全国总面积2/3地区年日照时间都超过2000h，特别是西北一些地区超过3000h。另一方面，随着当前世界光电技术及其应用材料的飞速发展，光电材料成本成倍下降，光电转换率不断提高，这将带来太阳能发电成本的大幅度下降。世界光伏界一般认为，到2010年太阳能光伏电池成本将降低到可以与常规能源竞争的程度。这为中国大力开发太阳能资源提供了可能。

1、中国的太阳能发展将以边远、欠发达地区为先导

目前，我国尚有7656万无电人口，16个无电县，828个无电乡和29783个无电村。由于这些县城、村镇及散居牧户地处边远，远离电网，用电负荷小而且分散，近20年之内不可能通过延伸电网实现供电。我国太阳能资源丰富，2/3以上地区的年日照大于2000h，年均辐射量约为5900MJ/m2。青藏高原、内蒙古、宁夏、甘肃北部、陕西、河北西北部、新疆南部、东北以及陕甘宁部分地区的光照尤为突出。而我国大多数无电人口恰好主要分布在这些地区。而且，这些地区的风力资源也相当丰富，发展风电也比较适宜。

从经济性上来讲，对于边远地区的村落（或其它集体），年光照大于2500h，在年平均风速大于5m/s的地区，当电网距离为25km以上时，常规电网供电成本大于光伏发电和风力发电的成本。在年光照大于2500h的地区，月用电量大于2100kW·h时，光伏发电系统的经济性就优于柴油发电机组。而对于分散的用户来说，在边远地区常规电网和内燃机发电成本是无法与风力发电、光伏发电户用系统竞争的。在风、光资源良好的地区，用户可以按照自己的需求选择不同的配置，其用电成本为2~6.5元/ kW ·h。通过技术经济分析，结论是显而易见的，在目前条件下采用风力发电和光伏发电技术（或风光互补）解决边远地区分散供电是可行的，符合可持续发展的政策，比延伸电网或柴油发电有明显的优势。

目前国家计委和国家科委对发展太阳能技术及其应用给予了大力的支持，国内已有多家企业涉足。北新集团是最早率先组织专家对国内、国际太阳能光伏发电产业进行调查的单位之一，他们于1998年在国内首家引进了76 kW 国际上先进的屋面太阳能发电系统，至今一直运行稳定、效果良好。这套系统日均发电量为12 kW ·h以上，可满足1个小康之家用电要求。河北振海铝业集团公司是德国皮尔金顿（Piikington）太阳能国际有了公司在中国独家总代理，现已投入生产世界先进的太阳能电池玻璃封装设备和配套材料。其基地于1999年11月已在我国率先安装了100多m2的光电玻璃幕墙示范建筑物，现已竣工投入应用，其运行使用效果良好，已成国内一大景观及太阳能光伏发电工程的典范。

另外，2008年奥运会，北京将成为我国在太阳能应用方面的最大展示窗口，“新奥运”将充分体现“环保奥运、节能奥运”的新概念，计划奥运会场馆周围80%~90%的路灯将利用太阳能光伏发电技术；采用全玻璃真空太阳能集热技术，供应奥运会90%的洗浴热水。届时在整个奥运会期间，我们将看到太阳能路灯、太阳能电话，太阳能手机、太阳能无冲洗卫生间等一系列太阳能技术的应用。

可以相信，通过北京2008年的这次“绿色奥运”，我国的太阳能发电产业能够得到一次长足的发展；而且，通过在首都举办的这次世界盛会，太阳能发电技术将成为我国发达地区提倡环保、建设环保，大举采用太阳能电力作为替代能源的良好开端。

2、国际组织、国外政府对我国太阳能发展的有关支持项目

我国对太阳能产业发展付出了不竭的努力。在技术开发上，除对相关产业出台了一系列有利其商业化的优惠、扶持政策外，还在“863高科技攻关计划”中专门设立了“太阳能薄膜电池”技术研究项目，中科院在其西部行动计划中，也计划在两年内投入2.5亿元开展一系列基础性、战略性、前瞻性的课题研究，包括建立若干太阳能发电、太阳能空调、太阳能供热、风光互补电站、地热利用等示范工程，并适时开展区域性推广工作。而“光明工程”更是专门的太阳能发展扶贫工程计划。

与此同时，我国也积极利用国际组织和国外政府的对华援助项目，积极从事太阳能利用事业。从1994年起，国家经贸委在有关部委的支持和配合下，积极组织利用全球环境基金、世界银行、联合国开发计划署和亚洲开发银行的资金，支持我国新能源和可再生能源产业化、商业化发展。目前，正在准备和实施的太阳能项目包括：

全球环境基金太阳能光伏发电项目 该项目将利用全球环境基金赠款2200万美元，支持我国西北地区（甘肃、青海、内蒙古和新疆以及西藏、四川西北部等地区）发展20~30万户太阳能光伏发电户用系统（总规模约10MW，平均每套系统发电容量为30至50峰瓦），为边远地区无电成民提供电力。其中全球环境基金赠款1500万美元将用于直接补贴，平均每瓦补贴1.5美元，其余费用由用户承担。同时，700万美元赠款支持建立太阳能户用光伏发电市场化体系、销售网络和技术服务、技术引进以及相应的机构能力建设。

全球环境基金技术开发项目 针对我国目前大型风力发电设备依赖进口，造成风力发电电价较高，初始投资大，限制大规模风力发电场发展的现状，将利用全球环境基金1000万美元赠款，通过竞标选择承担企业，重点支持大型风力发电和太阳能光伏发电设备关键部件的技术开发和技术引进，加快国产化步伐。

全球环境基金/联合国开发计划署加速中国可再生能源商业化发展能力建设项目 该项目由国家经贸委于1994年向联合国开发计划署提出，用全球环境基金支持。经过4年多的努力，1999年3月，该项目由联合国开发计划署、中国财政部和联合国经济与社会事务部签字生效，并于4月6日召开了项目启动会，项目已正式开始实施。该项目是联合国开发计划署在中国开展的投资最大的一个项目。项目总投资为2583万美元，其中赠款1443万美元。在1443万美元的赠款中，全球环境基金/联合国开发计划署赠款880万美元，澳大利亚政府赠款300万美元，荷兰政府赠款253万美元。项目引进国际上先进的可再生能源技术和设备，在山东、浙江、广东、广西等地组织示范项目和相关活动，包括：建立风光互补系统，解决偏远地区居民用电问题；工业规模的沼气利用；以蔗渣为燃料进行热电联产。同时，建立可再生能源工业协会，研究制定可再生能源发展的财政激励政策，帮助企业提高市场开拓能力，加强资源测评、信息传播工作和市场机制的建设。项目实施期为5年。

亚洲开发银行可再生能源开发技术援助项目 该项目1998年11月开始启动，项目资金总额为82.6万美元，其中亚行提供日本政府赠款65.6万美元。该项目涉及的可再生能源领域包括蔗渣发电、太阳能热利用系统和沼气系统。项目的主要内容有：对所选的可再生能源技术进行技术、财务、经济潜力评价；制定方针和激励政策，完善产品制造标准，促进可再生能源利用；提出增强可再生能源技术竞争力的措施；开发支持可再生能源商业化发展的财务机制；完成各子项目的技术性、财务性、经济性和环境性评价。项目主要在广西、广东、河北、江苏、河南、四川和云南等可再生能源资源丰富的省份实施。

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世纪的100年

间，太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段，下面分别予以介绍。

1．1第一阶段1900-1920

在这一阶段，世界上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

板集热器和低沸点工质，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：1901年，在美国加州建成一台太阳能抽水装置，采用截头圆锥聚光器，功率：7.36kW；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；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。

1．2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，而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。

1．3第三阶段（1945-1965）

在第二次世界大战结束后的20年中，一些有远见的人士已经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，并且成立太阳能学术组织，举办学

术交流和展览会，再次兴起太阳能研究热潮。

在这一阶段，太阳能研究工作取得一些重大进展，比较突出的有：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。

此外，在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。

1．4第四阶段门(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。

1．5第五阶段（1973-1980）

自从石油在世界能源结构中担当主角之后，石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退

的关键因素，1973年10月爆发中东战争，石油输出国组织采取石油减产、提价等办法，支持中东人民的斗

争，维护本国的利益。其结果是使那些依靠从中东地区大量进口廉价石油的国家，在经济上遭到沉重打击。

于是，西方一些人惊呼：世界发生了“能源危机”（有的称“石油危机”）。这次“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、太阳电他生产系统、分散型和大型光伏发电系统等。为实施这一计划，日

本政府投入了大量人力、物力和财力。

70年代初世界上出现的开发利用太阳能热潮，对我国也产生了巨大影响。一些有远见的科技人员，纷纷投身

太阳能事业，积极向政府有关部门提建议，出书办刊，介绍国际上太阳能利用动态；在农村推广应用太阳灶

，在城市研制开发太阳热水器，空间用的太阳电池开始在地面应用……。1975年，在河南安阳召开“全国

第一次太阳能利用工作经验交流大会”，进一步推动了我国太阳能事业的发展。这次会议之后，太阳能研究

和推广工作纳入了我国政府计划，获得了专项经费和物资支持。一些大学和科研院所，纷纷设立太阳能课题

组和研究室，有的地方开始筹建太阳能研究所。当时，我国也兴起了开发利用太阳能的热潮。

这一时期，太阳能开发利用工作处于前所未有的大发展时期，具有以下特点：

（1）各国加强了太阳能研究工作的计划性，不少国家制定了近期和远期阳光计划。开发利用太阳能成为

政府行为，支持力度大大加强。国际间的合作十分活跃，一些第三世界国家开始积极参与太阳能开发利用工

作。

（2）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。

（3）各国制定的太阳能发展计划，普遍存在要求过高、过急问题，对实施过程中的困难估计不足，希望在

较短的时间内取代矿物能源，实现大规模利用太阳能。例如，美国曾计划在1985年建造一座小型太阳能示范

卫星电站，1995年建成一座500万kW空间太阳能电站。事实上，这一计划后来进行了调整，至今空间太阳

能电站还未升空。

（4）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

1．6第六阶段（1980-1992）

70年代兴起的开发利用太阳能热潮，进入80年代后不久开始落潮，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。

受80年代国际上太阳能低落的影响，我国太阳能研究工作也受到一定程度的削弱，有人甚至提出：太阳

能利用投资大、效果差、贮能难、占地广，认为太阳能是未来能源，主张外国研究成功后我国引进技术。虽

然，持这种观点的人是少数，但十分有害，对我国太阳能事业的发展造成不良影响。

这一阶段，虽然太阳能开发研究经费大幅度削减，但研究工作并未中断，有的项目还进展较大，而且促使

人们认真地去审视以往的计划和制定的目标，调整研究工作重点，争取以较少的投入取得较大的成果。

1．7第七阶段（1992-至今）

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》，

《2I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，我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。1995年国家计委、国家科委和国家经贸委制定了《新能源和可再生能源发展纲要》

（1996-2010），明确提出我国在1996-2010年新能源和可再生能源的发展目标、任务以及相应的对策和措施

。这些文件的制定和实施，对进一步推动我国太阳能事业发挥了重要作用。

1996年，联合国在津巴布韦召开“世界太阳能高峰会议”，会后发表了《哈拉雷太阳能与持续发展宣言

）｝，会上讨论了《世界太阳能10年行动计划》（1996-2005），《国际太阳能公约》，《世界太阳能战略

规划》等重要文件。这次会议进一步表明了联合国和世界各国对开发太阳能的坚定决心，要求全球共同行动

，广泛利用太阳能。

1992年以后，世界太阳能利用又进入一个发展期，其特点是：太阳能利用与世界可持续发展和环境保护

紧密结合，全球共同行动，为实现世界太阳能发展战略而努力；太阳能发展目标明确，重点突出，措施得力

，有利于克服以往忽冷忽热、过热过急的弊端，保证太阳能事业的长期发展；在加大太阳能研究开发力度的

同时，注意科技成果转化为生产力，发展太阳能产业，加速商业化进程，扩大太阳能利用领域和规模，经济

效益逐渐提高；国际太阳能领域的合作空前活跃，规模扩大，效果明显。

通过以上回顾可知，在本世纪100年间太阳能发展道路并不平坦，一般每次高潮期后都会出现低潮期，

处于低潮的时间大约有45年。太阳能利用的发展历程与煤、石油、核能完全不同，人们对其认识差别大，反复

多，发展时间长。这一方面说明太阳能开发难度大，短时间内很难实现大规模利用；另一方面也说明太阳能利

用还受矿物能源供应，政治和战争等因素的影响，发展道路比较曲折。尽管如此，从总体来看，20世纪取得的

太阳能科技进步仍比以往任何一个世纪都大。

2太阳能科技进步

太阳能利用涉及的技术问题很多，但根据太阳能的特点，具有共性的技术主要有四项，即太阳能采集、太

阳能转换、太阳能贮存和太阳能传输，将这些技术与其它相关技术结合在一起，便能进行太阳能的实际利用。

2．1太阳能采集

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。集热器按是否聚光，可以划分为聚光集热器和非聚光集热器两大类。

非聚光集热器（平板集热器，真空管集热器）能够利用太阳辐射中的直射辐射和散射辐射，集热温度较低；聚

光集热器能将阳光会聚在面积较小的吸热面上，可获得较高温度，但只能利用直射辐射，且需要跟踪太阳。

2．1．1平板集热器

历史上早期出现的太阳能装置，主要为太阳能动力装置，大部分采用聚光集热器，只有少数采用平板集

热器。平板集热器是在17世纪后期发明的，但直至1960年以后才真正进行深入研究和规模化应用。在太阳

能低温利用领域，平板集热器的技术经济性能远比聚光集热器好。为了提高效率，降低成本，或者为了满足特

定的使用要求，开发研制了许多种平板集热器：

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，199S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。

2．1．2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，玻璃七型管真空集热管，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。

我国自1978年从美国引进全玻璃真空集热管的样管以来，经20多年的努力，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。

目前，直通式真空集热管生产线正在加紧进行建设，产品即将投放市场。

2。1．3聚光集热器

聚光集热器主要由聚光器、吸收器和跟踪系统三大部分组成。按照聚光原理区分，聚光集热器基本可分

为反射聚光和折射聚光两大类，每一类中按照聚光器的不同又可分为若干种。为了满足太阳能利用的要求，

简化跟踪机构，提高可靠性，降低成本，在本世纪研制开发的聚光集热器品种很多，但推广应用的数量远比平

板集热器少，商业化程度也低。

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。

70年代，国际上出现一种“复合抛物面镜聚光集热器”（CPC），它由二片槽形抛物面反射镜组成，不需要

跟踪太阳，最多只需要随季节作稍许调整，便可聚光，获得较高的温度。其聚光比一般在10以下，当聚光比在

3以下时可以固定安装，不作调整。当时，不少人对CPC评价很高，甚至认为是太阳能热利用技术的一次重

大突破，预言将得到广泛应用。但几十年过去了，CPC仍只是在少数示范工程中得到应用，并没有象平板集

热器和真空管集热器那样大量使用。我国不少单位在七八十年代曾对CPC进行过研制，也有少量应用，但现

在基本都已停用。

其它反射式聚光器还有圆锥反射镜、球面反射镜、条形反射镜、斗式槽形反射镜、平面。抛物面镜聚光器

等。此外，还有一种应用在塔式太阳能发电站的聚光镜--定日镜。定日镜由许多平面反射镜或曲面反射镜

组成，在计算机控制下这些反射镜将阳光都反射至同一吸收器上，吸收器可以达到很高的温度，获得很大的

能量。

利用光的折射原理可以制成折射式聚光器，历史上曾有人在法国巴黎用二块透镜聚集阳光进行熔化金

属的表演。有人利用一组透镜并辅以平面镜组装成太阳能高温炉。显然，玻璃透镜比较重，制造工艺复杂，造

价高，很难做得很大。所以，折射式聚光器长期没有什么发展。70年代，国际上有人研制大型菲涅耳透镜，试

图用于制作太阳能聚光集热器。菲涅耳透镜是平面化的聚光镜，重量轻，价格比较低，也有点聚焦和线聚焦之

分，一般由有机玻璃或其它透明塑料制成，也有用玻璃制作的，主要用于聚光太阳电池发电系统。

我国从70年代直至90年代，对用于太阳能装置的菲涅耳透镜开展了研制。有人采用模压方法加工大面

积的柔性透明塑料菲涅耳透镜，也有人采用组合成型刀具加工直径1.5m的点聚焦菲涅耳透镜，结果都不大

理想。近来，有人采用模压方法加工线性玻璃菲涅耳透镜，但精度不够，尚需提高。

还有两种利用全反射原理设计的新型太阳能聚光器，虽然尚未获得实际应用，但具有一定启发性。一种

是光导纤维聚光器，它由光导纤维透镜和与之相连的光导纤维组成，阳光通过光纤透镜聚焦后由光纤传至使

用处。另一种是荧光聚光器，它实际上是一种添加荧光色素的透明板（一般为有机玻璃），可吸收太阳光中与

荧光吸收带波长一致的部分，然后以比吸收带波长更长的发射带波长放出荧光。放出的荧光由于板和周围介

质的差异，而在板内以全反射的方式导向平板的边缘面，其聚光比取决于平板面积和边缘面积之比，很容易

达到10一100，这种平板对不同方向的入射光都能吸收，也能吸收散射光，不需要跟踪太阳。

2．2太阳能转换

太阳能是一种辐射能，具有即时性，必须即时转换成其它形式能量才能利用和贮存。将太阳能转换成不

同形式的能量需要不同的能量转换器，集热器通过吸收面可以将太阳能转换成热能，利用光伏效应太阳电池

可以将太阳能转换成电能，通过光合作用植物可以将太阳能转换成生物质能，等等。原则上，太阳能可以直接

或间接转换成任何形式的能量，但转换次数越多，最终太阳能转换的效率便越低。

2．2．1太阳能-热能转换

黑色吸收面吸收太阳辐射，可以将太阳能转换成热能，其吸收性能好，但辐射热损失大，所以黑色吸收面

不是理想的太阳能吸收面。

选择性吸收面具有高的太阳吸收比和低的发射比，吸收太阳辐射的性能好，且辐射热损失小，是比较理

想的太阳能吸收面。这种吸收面由选择性吸收材料制成，简称为选择性涂层。它是在本世纪40年代提出的，

1955年达到实用要求，70年代以后研制成许多新型选择性涂层并进行批量生产和推广应用，目前已研制成

上百种选择性涂层。

我国自70年代开始研制选择性涂层，取得了许多成果，并在太阳集热器上广泛使用，效果十分显著。

2．2．2太阳能一电能转换

电能是一种高品位能量，利用、传输和分配都比较方便。将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重

要技术基础，世界各国都十分重视，其转换途径很多，有光电直接转换，有光热电间接转换等。这里重点介绍

光电直接转换器件--太阳电池。

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，地面应用规模逐渐扩大，

但从大规模利用太阳能而言，与常规发电相比，成本仍然大高。

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％（4cm2)，多晶硅电池18。6％（4cm2），

InGaP／GaAs双结电池30．28％（AM1），非晶硅电池14．5％（初始）、12．8（稳定），碲化镐电池15．8％，

硅带电池14．6％，二氧化钛有机纳米电池10．96％。

我国于1958年开始太阳电他的研究，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％（2cm×2cm），多晶硅电池14．5％（2cm×2cm）、12％（10cm×10cm），GaAs电池

20．1％（lcm×cm），GaAs／Ge电池19．5％（AM0），CulnSe电池9％（lcm×1cm），多晶硅薄膜电池13．6％

（lcm×1cm，非活性硅衬底），非晶硅电池8．6％（10cm×10cm）、7．9％（20cm×20cm）、6．2％（30cm×30cm），

二氧化钛纳米有机电池10％（1cm×1cm）。

2．2．3太阳能一氢能转换

氢能是一·种高品位能源。太阳能可以通过分解水或其它途径转换成氢能，即太阳能制氢，其主要方法如

下：

（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。

2．2．4太阳能-生物质能转换

通过植物的光合作用，太阳能把二氧化碳和水合成有机物（生物质能）并放出氧气。光合作用是地球上最

大规模转换太阳能的过程，现代人类所用燃料是远古和当今光合作用固定的太阳能，目前，光合作用机理尚

不完全清楚，能量转换效率一般只有百分之几，今后对其机理的研究具有重大的理论意义和实际意义。

2．2．5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。

2．3太阳能贮有

地面上接受到的太阳能，受气候、昼夜、季节的影响，具有间断性和不稳定性。因此，太阳能贮存十分必

要，尤其对于大规模利用太阳能更为必要。

太阳能不能直接贮存，必须转换成其它形式能量才能贮存。大容量、长时间、经济地贮存太阳能，在技术

上比较困难。本世纪初建造的太阳能装置几乎都不考虑太阳能贮存问题，目前太阳能贮存技术也还未成熟，

发展比较缓慢，研究工作有待加强。

2.3.1太阳能贮热

（1）显热贮存

利用材料的显热贮能是最简单的贮能方法。在实际应用中，水、沙、石子、土壤等都可作为贮能材料，其中

水的比热容最大，应用较多。七八十年代曾有利用水和土壤进行跨季节贮存太阳能的报道。但材料显热较小，

贮能量受到一定限制。

（2）潜热贮存

利用材料在相变时放出和吸入的潜热贮能，其贮能量大，且在温度不变情况下放热。

在太阳能低温贮存中常用含结晶水的盐类贮能，如10水硫酸钠／水氯化钙、12水磷酸氢钠等。但在使

用中要解决过冷和分层问题，以保证工作温度和使用寿命。

太阳能中温贮存温度一般在100℃以上、500℃以下，通常在300℃左右。适宜于中温贮存的材料有：高压

热水、有机流体、共晶盐等。

太阳能高温贮存温度一般在500℃以上，目前正在试验的材料有：金属钠、熔融盐等。

1000℃以上极高温贮存，可以采用氧化铝和氧化锗耐火球。

（3）化学贮?

中国大唐集团公司的成员单位有很多,例如：

1、北京大唐燃料有限公司（大唐国际（香港）有限公司）

2、内蒙古大唐燃料有限公司

3、北京大唐燃料有限公司秦皇岛分公司

4、潮州大唐燃料有限公司

5、大唐同舟科技有限公司

6、北京同舟高电环保科技有限责任公司

7、北京同舟鑫源建材科技发展有限公司

8、天津大唐同舟同信科技有限公司

9、福建大唐同舟益材环保科技有限公司

10、宁波大唐同舟环保科技有限公司

11、唐山海港大唐同舟建材有限公司

12、江苏大唐同舟环保科技有限公司

14、大唐同舟科技有限公司唐山分公司

15、大唐同舟科技有限公司张家口分公司

16、大唐同舟科技有限公司饶平潮电分公司

17、大唐同舟科技有限公司青铜峡大坝分公司

18、大唐同舟科技有限公司托克托分公司

19、大唐同舟科技有限公司锦州分公司

20、大唐同舟科技有限公司运城分公司

参考资料来源：中国大唐集团公司-成员单位  

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世纪的100年

间,太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段,下面分别予以介绍.

1．1第一阶段1900-1920

在这一阶段,世界上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

板集热器和低沸点工质,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：1901年,在美国加州建成一台太阳能抽水装置,采用截头圆锥聚光器,功率：7.36kW；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；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.

1．2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,而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.

1．3第三阶段（1945-1965）

在第二次世界大战结束后的20年中,一些有远见的人士已经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,并且成立太阳能学术组织,举办学

术交流和展览会,再次兴起太阳能研究热潮.

在这一阶段,太阳能研究工作取得一些重大进展,比较突出的有：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.

此外,在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.

1．4第四阶段门(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.

1．5第五阶段（1973-1980）

自从石油在世界能源结构中担当主角之后,石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退

的关键因素,1973年10月爆发中东战争,石油输出国组织采取石油减产、提价等办法,支持中东人民的斗

争,维护本国的利益.其结果是使那些依靠从中东地区大量进口廉价石油的国家,在经济上遭到沉重打击.

于是,西方一些人惊呼：世界发生了“能源危机”（有的称“石油危机”）.这次“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、太阳电他生产系统、分散型和大型光伏发电系统等.为实施这一计划,日

本政府投入了大量人力、物力和财力.

70年代初世界上出现的开发利用太阳能热潮,对我国也产生了巨大影响.一些有远见的科技人员,纷纷投身

太阳能事业,积极向政府有关部门提建议,出书办刊,介绍国际上太阳能利用动态；在农村推广应用太阳灶

,在城市研制开发太阳热水器,空间用的太阳电池开始在地面应用…….1975年,在河南安阳召开“全国

第一次太阳能利用工作经验交流大会”,进一步推动了我国太阳能事业的发展.这次会议之后,太阳能研究

和推广工作纳入了我国政府计划,获得了专项经费和物资支持.一些大学和科研院所,纷纷设立太阳能课题

组和研究室,有的地方开始筹建太阳能研究所.当时,我国也兴起了开发利用太阳能的热潮.

这一时期,太阳能开发利用工作处于前所未有的大发展时期,具有以下特点：

（1）各国加强了太阳能研究工作的计划性,不少国家制定了近期和远期阳光计划.开发利用太阳能成为

政府行为,支持力度大大加强.国际间的合作十分活跃,一些第三世界国家开始积极参与太阳能开发利用工

作.

（2）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.

（3）各国制定的太阳能发展计划,普遍存在要求过高、过急问题,对实施过程中的困难估计不足,希望在

较短的时间内取代矿物能源,实现大规模利用太阳能.例如,美国曾计划在1985年建造一座小型太阳能示范

卫星电站,1995年建成一座500万kW空间太阳能电站.事实上,这一计划后来进行了调整,至今空间太阳

能电站还未升空.

（4）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

1．6第六阶段（1980-1992）

70年代兴起的开发利用太阳能热潮,进入80年代后不久开始落潮,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.

受80年代国际上太阳能低落的影响,我国太阳能研究工作也受到一定程度的削弱,有人甚至提出：太阳

能利用投资大、效果差、贮能难、占地广,认为太阳能是未来能源,主张外国研究成功后我国引进技术.虽

然,持这种观点的人是少数,但十分有害,对我国太阳能事业的发展造成不良影响.

这一阶段,虽然太阳能开发研究经费大幅度削减,但研究工作并未中断,有的项目还进展较大,而且促使

人们认真地去审视以往的计划和制定的目标,调整研究工作重点,争取以较少的投入取得较大的成果.

1．7第七阶段（1992-至今）

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》,

《2I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,我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.1995年国家计委、国家科委和国家经贸委制定了《新能源和可再生能源发展纲要》

（1996-2010）,明确提出我国在1996-2010年新能源和可再生能源的发展目标、任务以及相应的对策和措施

.这些文件的制定和实施,对进一步推动我国太阳能事业发挥了重要作用.

1996年,联合国在津巴布韦召开“世界太阳能高峰会议”,会后发表了《哈拉雷太阳能与持续发展宣言

）｝,会上讨论了《世界太阳能10年行动计划》（1996-2005）,《国际太阳能公约》,《世界太阳能战略

规划》等重要文件.这次会议进一步表明了联合国和世界各国对开发太阳能的坚定决心,要求全球共同行动

,广泛利用太阳能.

1992年以后,世界太阳能利用又进入一个发展期,其特点是：太阳能利用与世界可持续发展和环境保护

紧密结合,全球共同行动,为实现世界太阳能发展战略而努力；太阳能发展目标明确,重点突出,措施得力

,有利于克服以往忽冷忽热、过热过急的弊端,保证太阳能事业的长期发展；在加大太阳能研究开发力度的

同时,注意科技成果转化为生产力,发展太阳能产业,加速商业化进程,扩大太阳能利用领域和规模,经济

效益逐渐提高；国际太阳能领域的合作空前活跃,规模扩大,效果明显.

通过以上回顾可知,在本世纪100年间太阳能发展道路并不平坦,一般每次高潮期后都会出现低潮期,

处于低潮的时间大约有45年.太阳能利用的发展历程与煤、石油、核能完全不同,人们对其认识差别大,反复

多,发展时间长.这一方面说明太阳能开发难度大,短时间内很难实现大规模利用；另一方面也说明太阳能利

用还受矿物能源供应,政治和战争等因素的影响,发展道路比较曲折.尽管如此,从总体来看,20世纪取得的

太阳能科技进步仍比以往任何一个世纪都大.

2太阳能科技进步

太阳能利用涉及的技术问题很多,但根据太阳能的特点,具有共性的技术主要有四项,即太阳能采集、太

阳能转换、太阳能贮存和太阳能传输,将这些技术与其它相关技术结合在一起,便能进行太阳能的实际利用.

2．1太阳能采集

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.集热器按是否聚光,可以划分为聚光集热器和非聚光集热器两大类.

非聚光集热器（平板集热器,真空管集热器）能够利用太阳辐射中的直射辐射和散射辐射,集热温度较低；聚

光集热器能将阳光会聚在面积较小的吸热面上,可获得较高温度,但只能利用直射辐射,且需要跟踪太阳.

2．1．1平板集热器

历史上早期出现的太阳能装置,主要为太阳能动力装置,大部分采用聚光集热器,只有少数采用平板集

热器.平板集热器是在17世纪后期发明的,但直至1960年以后才真正进行深入研究和规模化应用.在太阳

能低温利用领域,平板集热器的技术经济性能远比聚光集热器好.为了提高效率,降低成本,或者为了满足特

定的使用要求,开发研制了许多种平板集热器：

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,199S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.

2．1．2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,玻璃七型管真空集热管,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.

我国自1978年从美国引进全玻璃真空集热管的样管以来,经20多年的努力,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.

目前,直通式真空集热管生产线正在加紧进行建设,产品即将投放市场.

2.1．3聚光集热器

聚光集热器主要由聚光器、吸收器和跟踪系统三大部分组成.按照聚光原理区分,聚光集热器基本可分

为反射聚光和折射聚光两大类,每一类中按照聚光器的不同又可分为若干种.为了满足太阳能利用的要求,

简化跟踪机构,提高可靠性,降低成本,在本世纪研制开发的聚光集热器品种很多,但推广应用的数量远比平

板集热器少,商业化程度也低.

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.

70年代,国际上出现一种“复合抛物面镜聚光集热器”（CPC）,它由二片槽形抛物面反射镜组成,不需要

跟踪太阳,最多只需要随季节作稍许调整,便可聚光,获得较高的温度.其聚光比一般在10以下,当聚光比在

3以下时可以固定安装,不作调整.当时,不少人对CPC评价很高,甚至认为是太阳能热利用技术的一次重

大突破,预言将得到广泛应用.但几十年过去了,CPC仍只是在少数示范工程中得到应用,并没有象平板集

热器和真空管集热器那样大量使用.我国不少单位在七八十年代曾对CPC进行过研制,也有少量应用,但现

在基本都已停用.

其它反射式聚光器还有圆锥反射镜、球面反射镜、条形反射镜、斗式槽形反射镜、平面.抛物面镜聚光器

等.此外,还有一种应用在塔式太阳能发电站的聚光镜--定日镜.定日镜由许多平面反射镜或曲面反射镜

组成,在计算机控制下这些反射镜将阳光都反射至同一吸收器上,吸收器可以达到很高的温度,获得很大的

能量.

利用光的折射原理可以制成折射式聚光器,历史上曾有人在法国巴黎用二块透镜聚集阳光进行熔化金

属的表演.有人利用一组透镜并辅以平面镜组装成太阳能高温炉.显然,玻璃透镜比较重,制造工艺复杂,造

价高,很难做得很大.所以,折射式聚光器长期没有什么发展.70年代,国际上有人研制大型菲涅耳透镜,试

图用于制作太阳能聚光集热器.菲涅耳透镜是平面化的聚光镜,重量轻,价格比较低,也有点聚焦和线聚焦之

分,一般由有机玻璃或其它透明塑料制成,也有用玻璃制作的,主要用于聚光太阳电池发电系统.

我国从70年代直至90年代,对用于太阳能装置的菲涅耳透镜开展了研制.有人采用模压方法加工大面

积的柔性透明塑料菲涅耳透镜,也有人采用组合成型刀具加工直径1.5m的点聚焦菲涅耳透镜,结果都大

理想.近来,有人采用模压方法加工线性玻璃菲涅耳透镜,但精度不够,尚需提高.

还有两种利用全反射原理设计的新型太阳能聚光器,虽然尚未获得实际应用,但具有一定启发性.一种

是光导纤维聚光器,它由光导纤维透镜和与之相连的光导纤维组成,阳光通过光纤透镜聚焦后由光纤传至使

用处.另一种是荧光聚光器,它实际上是一种添加荧光色素的透明板（一般为有机玻璃）,可吸收太阳光中与

荧光吸收带波长一致的部分,然后以比吸收带波长更长的发射带波长放出荧光.放出的荧光由于板和周围介

质的差异,而在板内以全反射的方式导向平板的边缘面,其聚光比取决于平板面积和边缘面积之比,很容易

达到10一100,这种平板对不同方向的入射光都能吸收,也能吸收散射光,不需要跟踪太阳.

2．2太阳能转换

太阳能是一种辐射能,具有即时性,必须即时转换成其它形式能量才能利用和贮存.将太阳能转换成不

同形式的能量需要不同的能量转换器,集热器通过吸收面可以将太阳能转换成热能,利用光伏效应太阳电池

可以将太阳能转换成电能,通过光合作用植物可以将太阳能转换成生物质能,等等.原则上,太阳能可以直接

或间接转换成任何形式的能量,但转换次数越多,最终太阳能转换的效率便越低.

2．2．1太阳能-热能转换

黑色吸收面吸收太阳辐射,可以将太阳能转换成热能,其吸收性能好,但辐射热损失大,所以黑色吸收面

不是理想的太阳能吸收面.

选择性吸收面具有高的太阳吸收比和低的发射比,吸收太阳辐射的性能好,且辐射热损失小,是比较理

想的太阳能吸收面.这种吸收面由选择性吸收材料制成,简称为选择性涂层.它是在本世纪40年代提出的,

1955年达到实用要求,70年代以后研制成许多新型选择性涂层并进行批量生产和推广应用,目前已研制成

上百种选择性涂层.

我国自70年代开始研制选择性涂层,取得了许多成果,并在太阳集热器上广泛使用,效果十分显著.

2．2．2太阳能一电能转换

电能是一种高品位能量,利用、传输和分配都比较方便.将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重

要技术基础,世界各国都十分重视,其转换途径很多,有光电直接转换,有光热电间接转换等.这里重点介绍

光电直接转换器件--太阳电池.

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,地面应用规模逐渐扩大,

但从大规模利用太阳能而言,与常规发电相比,成本仍然大高.

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％（4cm2),多晶硅电池18.6％（4cm2）,

InGaP／GaAs双结电池30．28％（AM1）,非晶硅电池14．5％（初始）、12．8（稳定）,碲化镐电池15．8％,

硅带电池14．6％,二氧化钛有机纳米电池10．96％.

我国于1958年开始太阳电他的研究,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％（2cm×2cm）,多晶硅电池14．5％（2cm×2cm）、12％（10cm×10cm）,GaAs电池

20．1％（lcm×cm）,GaAs／Ge电池19．5％（AM0）,CulnSe电池9％（lcm×1cm）,多晶硅薄膜电池13．6％

（lcm×1cm,非活性硅衬底）,非晶硅电池8．6％（10cm×10cm）、7．9％（20cm×20cm）、6．2％（30cm×30cm）,

二氧化钛纳米有机电池10％（1cm×1cm）.

2．2．3太阳能一氢能转换

氢能是一·种高品位能源.太阳能可以通过分解水或其它途径转换成氢能,即太阳能制氢,其主要方法如

下：

（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.

2．2．4太阳能-生物质能转换

通过植物的光合作用,太阳能把二氧化碳和水合成有机物（生物质能）并放出氧气.光合作用是地球上最

大规模转换太阳能的过程,现代人类所用燃料是远古和当今光合作用固定的太阳能,目前,光合作用机理尚

不完全清楚,能量转换效率一般只有百分之几,今后对其机理的研究具有重大的理论意义和实际意义.

2．2．5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.

2．3太阳能贮有

地面上接受到的太阳能,受气候、昼夜、季节的影响,具有间断性和不稳定性.因此,太阳能贮存十分必

要,尤其对于大规模利用太阳能更为必要.

太阳能不能直接贮存,必须转换成其它形式能量才能贮存.大容量、长时间、经济地贮存太阳能,在技术

上比较困难.本世纪初建造的太阳能装置几乎都不考虑太阳能贮存问题,目前太阳能贮存技术也还未成熟,

发展比较缓慢,研究工作有待加强.

2.3.1太阳能贮热

（1）显热贮存

利用材料的显热贮能是最简单的贮能方法.在实际应用中,水、沙、石子、土壤等都可作为贮能材料,其中

水的比热容最大,应用较多.七八十年代曾有利用水和土壤进行跨季节贮存太阳能的报道.但材料显热较小,

贮能量受到一定限制.

（2）潜热贮存

利用材料在相变时放出和吸入的潜热贮能,其贮能量大,且在温度不变情况下放热.

在太阳能低温贮存中常用含结晶水的盐类贮能,如10水硫酸钠／水氯化钙、12水磷酸氢钠等.但在使

用中要解决过冷和分层问题,以保证工作温度和使用寿命.

太阳能中温贮存温度一般在100℃以上、500℃以下,通常在300℃左右.适宜于中温贮存的材料有：高压

热水、有机流体、共晶盐等.

太阳能高温贮存温度一般在500℃以上,目前正在试验的材料有：金属钠、熔融盐等.

1000℃以上极高温贮存,可以采用氧化铝和氧化锗耐火球.

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世纪的100年

间，太阳能科技发展历史大体可分为七个阶段，下面分别予以介绍。

1．1第一阶段1900-1920

在这一阶段，世界上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

板集热器和低沸点工质，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：1901年，在美国加州建成一台太阳能抽水装置，采用截头圆锥聚光器，功率：7.36kW；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；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。

1．2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，而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。

1．3第三阶段（1945-1965）

在第二次世界大战结束后的20年中，一些有远见的人士已经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，并且成立太阳能学术组织，举办学

术交流和展览会，再次兴起太阳能研究热潮。

在这一阶段，太阳能研究工作取得一些重大进展，比较突出的有：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。

此外，在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。

1．4第四阶段门(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。

1．5第五阶段（1973-1980）

自从石油在世界能源结构中担当主角之后，石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退

的关键因素，1973年10月爆发中东战争，石油输出国组织采取石油减产、提价等办法，支持中东人民的斗

争，维护本国的利益。其结果是使那些依靠从中东地区大量进口廉价石油的国家，在经济上遭到沉重打击。

于是，西方一些人惊呼：世界发生了“能源危机”（有的称“石油危机”）。这次“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、太阳电他生产系统、分散型和大型光伏发电系统等。为实施这一计划，日

本政府投入了大量人力、物力和财力。

70年代初世界上出现的开发利用太阳能热潮，对我国也产生了巨大影响。一些有远见的科技人员，纷纷投身

太阳能事业，积极向政府有关部门提建议，出书办刊，介绍国际上太阳能利用动态；在农村推广应用太阳灶

，在城市研制开发太阳热水器，空间用的太阳电池开始在地面应用……。1975年，在河南安阳召开“全国

第一次太阳能利用工作经验交流大会”，进一步推动了我国太阳能事业的发展。这次会议之后，太阳能研究

和推广工作纳入了我国政府计划，获得了专项经费和物资支持。一些大学和科研院所，纷纷设立太阳能课题

组和研究室，有的地方开始筹建太阳能研究所。当时，我国也兴起了开发利用太阳能的热潮。

这一时期，太阳能开发利用工作处于前所未有的大发展时期，具有以下特点：

（1）各国加强了太阳能研究工作的计划性，不少国家制定了近期和远期阳光计划。开发利用太阳能成为

政府行为，支持力度大大加强。国际间的合作十分活跃，一些第三世界国家开始积极参与太阳能开发利用工

作。

（2）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。

（3）各国制定的太阳能发展计划，普遍存在要求过高、过急问题，对实施过程中的困难估计不足，希望在

较短的时间内取代矿物能源，实现大规模利用太阳能。例如，美国曾计划在1985年建造一座小型太阳能示范

卫星电站，1995年建成一座500万kW空间太阳能电站。事实上，这一计划后来进行了调整，至今空间太阳

能电站还未升空。

（4）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

1．6第六阶段（1980-1992）

70年代兴起的开发利用太阳能热潮，进入80年代后不久开始落潮，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。

受80年代国际上太阳能低落的影响，我国太阳能研究工作也受到一定程度的削弱，有人甚至提出：太阳

能利用投资大、效果差、贮能难、占地广，认为太阳能是未来能源，主张外国研究成功后我国引进技术。虽

然，持这种观点的人是少数，但十分有害，对我国太阳能事业的发展造成不良影响。

这一阶段，虽然太阳能开发研究经费大幅度削减，但研究工作并未中断，有的项目还进展较大，而且促使

人们认真地去审视以往的计划和制定的目标，调整研究工作重点，争取以较少的投入取得较大的成果。

1．7第七阶段（1992-至今）

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》，

《2I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，我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。1995年国家计委、国家科委和国家经贸委制定了《新能源和可再生能源发展纲要》

（1996-2010），明确提出我国在1996-2010年新能源和可再生能源的发展目标、任务以及相应的对策和措施

。这些文件的制定和实施，对进一步推动我国太阳能事业发挥了重要作用。

1996年，联合国在津巴布韦召开“世界太阳能高峰会议”，会后发表了《哈拉雷太阳能与持续发展宣言

）｝，会上讨论了《世界太阳能10年行动计划》（1996-2005），《国际太阳能公约》，《世界太阳能战略

规划》等重要文件。这次会议进一步表明了联合国和世界各国对开发太阳能的坚定决心，要求全球共同行动

，广泛利用太阳能。

1992年以后，世界太阳能利用又进入一个发展期，其特点是：太阳能利用与世界可持续发展和环境保护

紧密结合，全球共同行动，为实现世界太阳能发展战略而努力；太阳能发展目标明确，重点突出，措施得力

，有利于克服以往忽冷忽热、过热过急的弊端，保证太阳能事业的长期发展；在加大太阳能研究开发力度的

同时，注意科技成果转化为生产力，发展太阳能产业，加速商业化进程，扩大太阳能利用领域和规模，经济

效益逐渐提高；国际太阳能领域的合作空前活跃，规模扩大，效果明显。

通过以上回顾可知，在本世纪100年间太阳能发展道路并不平坦，一般每次高潮期后都会出现低潮期，

处于低潮的时间大约有45年。太阳能利用的发展历程与煤、石油、核能完全不同，人们对其认识差别大，反复

多，发展时间长。这一方面说明太阳能开发难度大，短时间内很难实现大规模利用；另一方面也说明太阳能利

用还受矿物能源供应，政治和战争等因素的影响，发展道路比较曲折。尽管如此，从总体来看，20世纪取得的

太阳能科技进步仍比以往任何一个世纪都大。

2太阳能科技进步

太阳能利用涉及的技术问题很多，但根据太阳能的特点，具有共性的技术主要有四项，即太阳能采集、太

阳能转换、太阳能贮存和太阳能传输，将这些技术与其它相关技术结合在一起，便能进行太阳能的实际利用。

2．1太阳能采集

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。集热器按是否聚光，可以划分为聚光集热器和非聚光集热器两大类。

非聚光集热器（平板集热器，真空管集热器）能够利用太阳辐射中的直射辐射和散射辐射，集热温度较低；聚

光集热器能将阳光会聚在面积较小的吸热面上，可获得较高温度，但只能利用直射辐射，且需要跟踪太阳。

2．1．1平板集热器

历史上早期出现的太阳能装置，主要为太阳能动力装置，大部分采用聚光集热器，只有少数采用平板集

热器。平板集热器是在17世纪后期发明的，但直至1960年以后才真正进行深入研究和规模化应用。在太阳

能低温利用领域，平板集热器的技术经济性能远比聚光集热器好。为了提高效率，降低成本，或者为了满足特

定的使用要求，开发研制了许多种平板集热器：

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，199S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。

2．1．2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，玻璃七型管真空集热管，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。

我国自1978年从美国引进全玻璃真空集热管的样管以来，经20多年的努力，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。

目前，直通式真空集热管生产线正在加紧进行建设，产品即将投放市场。

2。1．3聚光集热器

聚光集热器主要由聚光器、吸收器和跟踪系统三大部分组成。按照聚光原理区分，聚光集热器基本可分

为反射聚光和折射聚光两大类，每一类中按照聚光器的不同又可分为若干种。为了满足太阳能利用的要求，

简化跟踪机构，提高可靠性，降低成本，在本世纪研制开发的聚光集热器品种很多，但推广应用的数量远比平

板集热器少，商业化程度也低。

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。

70年代，国际上出现一种“复合抛物面镜聚光集热器”（CPC），它由二片槽形抛物面反射镜组成，不需要

跟踪太阳，最多只需要随季节作稍许调整，便可聚光，获得较高的温度。其聚光比一般在10以下，当聚光比在

3以下时可以固定安装，不作调整。当时，不少人对CPC评价很高，甚至认为是太阳能热利用技术的一次重

大突破，预言将得到广泛应用。但几十年过去了，CPC仍只是在少数示范工程中得到应用，并没有象平板集

热器和真空管集热器那样大量使用。我国不少单位在七八十年代曾对CPC进行过研制，也有少量应用，但现

在基本都已停用。

其它反射式聚光器还有圆锥反射镜、球面反射镜、条形反射镜、斗式槽形反射镜、平面。抛物面镜聚光器

等。此外，还有一种应用在塔式太阳能发电站的聚光镜--定日镜。定日镜由许多平面反射镜或曲面反射镜

组成，在计算机控制下这些反射镜将阳光都反射至同一吸收器上，吸收器可以达到很高的温度，获得很大的

能量。

利用光的折射原理可以制成折射式聚光器，历史上曾有人在法国巴黎用二块透镜聚集阳光进行熔化金

属的表演。有人利用一组透镜并辅以平面镜组装成太阳能高温炉。显然，玻璃透镜比较重，制造工艺复杂，造

价高，很难做得很大。所以，折射式聚光器长期没有什么发展。70年代，国际上有人研制大型菲涅耳透镜，试

图用于制作太阳能聚光集热器。菲涅耳透镜是平面化的聚光镜，重量轻，价格比较低，也有点聚焦和线聚焦之

分，一般由有机玻璃或其它透明塑料制成，也有用玻璃制作的，主要用于聚光太阳电池发电系统。

我国从70年代直至90年代，对用于太阳能装置的菲涅耳透镜开展了研制。有人采用模压方法加工大面

积的柔性透明塑料菲涅耳透镜，也有人采用组合成型刀具加工直径1.5m的点聚焦菲涅耳透镜，结果都不大

理想。近来，有人采用模压方法加工线性玻璃菲涅耳透镜，但精度不够，尚需提高。

还有两种利用全反射原理设计的新型太阳能聚光器，虽然尚未获得实际应用，但具有一定启发性。一种

是光导纤维聚光器，它由光导纤维透镜和与之相连的光导纤维组成，阳光通过光纤透镜聚焦后由光纤传至使

用处。另一种是荧光聚光器，它实际上是一种添加荧光色素的透明板（一般为有机玻璃），可吸收太阳光中与

荧光吸收带波长一致的部分，然后以比吸收带波长更长的发射带波长放出荧光。放出的荧光由于板和周围介

质的差异，而在板内以全反射的方式导向平板的边缘面，其聚光比取决于平板面积和边缘面积之比，很容易

达到10一100，这种平板对不同方向的入射光都能吸收，也能吸收散射光，不需要跟踪太阳。

2．2太阳能转换

太阳能是一种辐射能，具有即时性，必须即时转换成其它形式能量才能利用和贮存。将太阳能转换成不

同形式的能量需要不同的能量转换器，集热器通过吸收面可以将太阳能转换成热能，利用光伏效应太阳电池

可以将太阳能转换成电能，通过光合作用植物可以将太阳能转换成生物质能，等等。原则上，太阳能可以直接

或间接转换成任何形式的能量，但转换次数越多，最终太阳能转换的效率便越低。

2．2．1太阳能-热能转换

黑色吸收面吸收太阳辐射，可以将太阳能转换成热能，其吸收性能好，但辐射热损失大，所以黑色吸收面

不是理想的太阳能吸收面。

选择性吸收面具有高的太阳吸收比和低的发射比，吸收太阳辐射的性能好，且辐射热损失小，是比较理

想的太阳能吸收面。这种吸收面由选择性吸收材料制成，简称为选择性涂层。它是在本世纪40年代提出的，

1955年达到实用要求，70年代以后研制成许多新型选择性涂层并进行批量生产和推广应用，目前已研制成

上百种选择性涂层。

我国自70年代开始研制选择性涂层，取得了许多成果，并在太阳集热器上广泛使用，效果十分显著。

2．2．2太阳能一电能转换

电能是一种高品位能量，利用、传输和分配都比较方便。将太阳能转换为电能是大规模利用太阳能的重

要技术基础，世界各国都十分重视，其转换途径很多，有光电直接转换，有光热电间接转换等。这里重点介绍

光电直接转换器件--太阳电池。

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，地面应用规模逐渐扩大，

但从大规模利用太阳能而言，与常规发电相比，成本仍然大高。

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％（4cm2)，多晶硅电池18。6％（4cm2），

InGaP／GaAs双结电池30．28％（AM1），非晶硅电池14．5％（初始）、12．8（稳定），碲化镐电池15．8％，

硅带电池14．6％，二氧化钛有机纳米电池10．96％。

我国于1958年开始太阳电他的研究，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％（2cm×2cm），多晶硅电池14．5％（2cm×2cm）、12％（10cm×10cm），GaAs电池

20．1％（lcm×cm），GaAs／Ge电池19．5％（AM0），CulnSe电池9％（lcm×1cm），多晶硅薄膜电池13．6％

（lcm×1cm，非活性硅衬底），非晶硅电池8．6％（10cm×10cm）、7．9％（20cm×20cm）、6．2％（30cm×30cm），

二氧化钛纳米有机电池10％（1cm×1cm）。

2．2．3太阳能一氢能转换

氢能是一·种高品位能源。太阳能可以通过分解水或其它途径转换成氢能，即太阳能制氢，其主要方法如

下：

（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。

2．2．4太阳能-生物质能转换

通过植物的光合作用，太阳能把二氧化碳和水合成有机物（生物质能）并放出氧气。光合作用是地球上最

大规模转换太阳能的过程，现代人类所用燃料是远古和当今光合作用固定的太阳能，目前，光合作用机理尚

不完全清楚，能量转换效率一般只有百分之几，今后对其机理的研究具有重大的理论意义和实际意义。

2．2．5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。

2．3太阳能贮有

地面上接受到的太阳能，受气候、昼夜、季节的影响，具有间断性和不稳定性。因此，太阳能贮存十分必

要，尤其对于大规模利用太阳能更为必要。

太阳能不能直接贮存，必须转换成其它形式能量才能贮存。大容量、长时间、经济地贮存太阳能，在技术

上比较困难。本世纪初建造的太阳能装置几乎都不考虑太阳能贮存问题，目前太阳能贮存技术也还未成熟，

发展比较缓慢，研究工作有待加强。

2.3.1太阳能贮热

（1）显热贮存

利用材料的显热贮能是最简单的贮能方法。在实际应用中，水、沙、石子、土壤等都可作为贮能材料，其中

水的比热容最大，应用较多。七八十年代曾有利用水和土壤进行跨季节贮存太阳能的报道。但材料显热较小，

贮能量受到一定限制。

（2）潜热贮存

利用材料在相变时放出和吸入的潜热贮能，其贮能量大，且在温度不变情况下放热。

在太阳能低温贮存中常用含结晶水的盐类贮能，如10水硫酸钠／水氯化钙、12水磷酸氢钠等。但在使

用中要解决过冷和分层问题，以保证工作温度和使用寿命。

太阳能中温贮存温度一般在100℃以上、500℃以下，通常在300℃左右。适宜于中温贮存的材料有：高压

热水、有机流体、共晶盐等。

太阳能高温贮存温度一般在500℃以上，目前正在试验的材料有：金属钠、熔融盐等。

1000℃以上极高温贮存，可以采用氧化铝和氧化锗耐火球。

（3）化学贮?