張輝

摘 要：當電力、煤炭、石油等不可再生能源頻頻告急，能源問題日益成為制約國際社會經(jīng)濟發(fā)展的瓶頸時，越來越多的國家開始實行“陽光計劃”，開發(fā)太陽能資源，尋求經(jīng)濟發(fā)展的“新動力”。

關鍵詞：新能源；課堂教學；能源的利用

人類利用太陽能的歷史比較悠久，有3 000多年的歷史。在我國，公元前11世紀的西周時期，史籍中就記載有“陽燧取火”的技術。所謂“陽燧”就是一種金屬凹面鏡，用來聚焦陽光點燃艾絨之類易燃物而取得火種。這在世界科學技術發(fā)展史中具有重要地位。

在國外，公元前214年，希臘著名科學家阿基米德利用反射鏡聚焦陽光燒毀了進攻撕拉修斯港的一支羅馬軍隊。

太陽能作為一種能源來利用的歷史較短，僅有300年。真正將太陽能作為“近期急需的補充能源”，“未來能源結構的基礎”，則是近來的事。

公元1615年，法國考克斯發(fā)明了太陽能驅動發(fā)動機，把太陽能轉化成機械能，使太陽能的利用進入了新的歷史時期。1954年，在美國成立了“應用太陽能協(xié)會”（AASE），有13個國家和地區(qū)參加，每年召開一次會議。1973年，由于西方的能源危機和環(huán)境污染問題，太陽能利用的研究在深度和廣度上有了較大的發(fā)展。聯(lián)合國教科文組織（UNESCO）、國際太陽能協(xié)會（ISES）、地中海地區(qū)太陽能協(xié)會（COMPLES）、法國太陽能研究和發(fā)展協(xié)會以及西德、美國、法國政府部門聯(lián)合召開了“太陽能為人類服務”的國際太陽能會議，有35個國家和地區(qū)參加。1979年，在美國召開了國際太陽能協(xié)會成立25周年紀念大會，參加大會的國家和地區(qū)增加到70多個。1981年，在英國召開了國際太陽能學會，中國加入該組織，共有77個國家參加會議。

目前，世界各國太陽能利用的形式十分豐富，大致可歸納為以下幾個方面：

一、生物轉換利用太陽能

生物質通過光合作用把太陽能吸收和貯存在體內，生物質的利用就是將植物和各類有機物經(jīng)過化學和生物處理轉換為有用的燃料，如酒精、氫氣或沼氣。

沼氣是生物質能的一種利用方式。厭氧微生物發(fā)酵，可產(chǎn)生有用的沼氣。我國農村沼氣利用發(fā)展很快，從數(shù)量說已處世界領先地位，而且具有一定的科技水平。

此外，薪炭林的發(fā)展也是一種生物質能的利用方式。有計劃的培植薪炭林，既可提供木材燃料，而且可以作為沼氣的原料，又可以防止水土流失，保護環(huán)境。

二、光熱轉換利用太陽能

太陽能熱水器是光熱利用中發(fā)展規(guī)模最大、技術較成熟的裝置，其生產(chǎn)和使用在許多國家已十分普遍。在我國，國家鼓勵推廣太陽能熱水器，

2010年底太陽能熱水器安裝總面積接近1.5億平方米，預計到2020年底達到3萬億平方米。

太陽灶是收集太陽熱能進行食物烹調的光熱利用系統(tǒng)。其結構形式主要有三種：箱式太陽灶、聚光太陽灶和太陽能蒸汽灶。在我國西部日照時間長，太陽輻射強的地區(qū)太陽灶的利用具有十分廣闊的前景。青海省政府制作太陽能灶66 000臺，全部免費發(fā)放給干旱山區(qū)的農牧民，使30萬農牧民用上了太陽能灶。

太陽能干燥系統(tǒng)是收集太陽熱能對物品進行脫水及蒸發(fā)處理的光熱系統(tǒng)，主要用于糧食、蔬菜、水果、煙葉、木材及一些農副產(chǎn)品的干燥。

太陽能光熱發(fā)電是收集太陽熱能并將其轉化為電能。這是大規(guī)模利用太陽能的主要方向。世界最早建成的大型太陽能熱電站是意大利1 000千瓦塔式太陽能電站。美國發(fā)電為10兆瓦的《太陽能1號》工程，是當時世界上最大的太陽能電站。我國試驗建成了1 000瓦的太陽能熱電站。

太陽能水泵是利用太陽能把水從低處抽到高出的利用系統(tǒng)。主要用于農田灌溉。我國北京太陽能研究所研制的BT-SII大型太陽能熱動力泵，晴天可連續(xù)工作5～6小時，揚程18米，抽水量3～7噸。

三、光電轉換利用太陽能

太陽能通過半導體材料可直接產(chǎn)生直流電。光電利用的核心部件是太陽能電池。它的種類主要有硅、硫化鎘、砷化鎵等電池。其應用主要在以下幾個方面：

1.空間電源?，F(xiàn)今世界運行的人造衛(wèi)星中，絕大部分都是采用太陽能電池做電源。我國發(fā)射的20多顆衛(wèi)星當中，用的電源全部為國產(chǎn)太陽能電池。

2.海上自動照明設備電源。如浮標、燈塔和遠離海岸油井上的閃光燈等越來越多的運用太陽能供電。太陽能供電的電牧欄是效果較為顯著的一項。到1989年底，我國安裝太陽能電池1 100千瓦。

3.太陽能路燈是一種利用太陽能作為能源的路燈。因其具有不受供電影響，不用開溝埋線，不消耗常規(guī)電能，只要陽光充足就可以就地安裝等特點，因此受到人們的廣泛關注，又因其不污染環(huán)境，而被稱為綠色環(huán)保產(chǎn)品。

四、光化學轉化利用太陽能

通過光解或電解作用的熱化學方法制造氫氣。是太陽能利用的另一個方法。由于氫是一種清潔燃料，它唯一的副產(chǎn)品是水，所以太陽能光熱制氫對未來能源發(fā)展具有戰(zhàn)略意義。

五、太陽能利用新進展

日前從上海市科委獲悉，華東師范大學科研人員利用納米材料在實驗室中成功“再造”葉綠體，以極其低廉的成本實現(xiàn)光能發(fā)電。

在上海市納米專項基金的支持下，經(jīng)過三年多實驗與探索，這塊仿生太陽能電池的光電轉化效率已超過10%，接近11%的世界最高水平。

太陽能是一種潔凈和可持續(xù)產(chǎn)生的能源，發(fā)展太陽能科技可減少在發(fā)電過程中使用礦物燃料，從而減輕空氣污染及全球暖化的問題。

參考文獻：

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（作者單位：山東省利津縣第二中學）