化学与能源-2.pdf

1、太阳能与太阳能电池 ——未来最理想的能源 ——未来最理想的能源 太阳能概述 太阳能概述 科学家研究表明，太阳每小时辐射到地 球的能量约为18万兆瓦，相当于燃烧90 兆吨优质煤的热量；太阳能是取之不 尽，用之不竭的且无污染的能源。 我国的太阳能资源分布 我国的太阳能资源分布 太阳能丰富区，在内蒙中西部、青藏高 太阳能丰富区， 原等地，年总辐射在150千卡／平方公分 以上。 太阳能较丰富区，北疆及内蒙东部等 太阳能较丰富区， 地，年总辐射约130～150千卡／平方公 分。 太阳能可利用区，分布在长江下游、两 太阳能可利用区， 广、贵州南部和云南，及松辽平原，年 总辐射量为110～130 千卡／平方公分。 太阳能的利用 太阳能的利用 世界将太阳能作为一种能源和动力加以 利用，已经有300多年的历史。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使膨胀做功而抽 水的机器. 太阳能的利用 太阳能的利用 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 太阳能的实际利用光热利用、光电利 用和光化学利用。 太阳能电池发电原理 太阳能电池发电原理 常用太阳电池按其材料可以分为：晶体 硅电池、硫化镉电池、硫化锑电池、砷 化镓电池、非晶硅电池、硒铟铜电池、 叠层串联电池等。晶体硅电池应用最 广，其中单晶硅的光电转换效率实验室 已高达24.2%，工厂规模化生产的单晶 硅电池其效率也在12%以上。 太阳能电池 太阳能电池 结构：太阳能电池是將电气特性不同的阴极半导体 （Ｎ）与阳极半导体（Ｐ）两片接合， 原理：当这两片半导体的接触面被称为ＰＮ接合当太 阳光照射到太阳电池时，太阳电池吸收了太阳光线的 能量，因而产生了帶著正负电子的粒子，并在太阳电 池內流动。而负电子集中于阴极半导体，正电子集中 于阳极半导体。因此，太阳电池表面和里面裝设的电 极上连接灯泡就有电流产生。 太阳能电池 太阳能电池种类： 单晶硅太阳电池 多晶硅太阳电池 化合物太阳电池 太阳光发电的优点 太阳光发电是利用太阳光线来发电，不需要燃烧石油，因此是 一种清洁干净的能源，而且也不需要迴转机，系统维护简单。 太阳光发电的缺点 受到气候的影响，一遇到阴天、雨天发电能力降低，夜间根本 无法发电 能源密度低，若要获得大量电力，就需要广大面积。由地面上 照射的太阳光所能产生的电力是每平方分尺最多１００瓦 （转 换效力只有１０％）。 太阳电池所产生的电流为直流电，而一般家庭使用的是交流 电，所以太阳电池必须裝设变流器，其收集的电才能为一般家 庭所使用 右图为40 W太阳光电池模组(modules)由33个10cm×10cm电池串联 而成，可对12 V蓄电池充电 太阳电池 太阳电池 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 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。 空间电站 空间电站