王杰

摘要：隨著工業(yè)化發(fā)展的推進(jìn)，自然資源的大量利用，造成了環(huán)境的污染和資源的枯竭。開(kāi)發(fā)新能源，降低環(huán)境污染受到各界的廣泛關(guān)注。本文主要對(duì)太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)和利用進(jìn)行分析，以供參考。

關(guān)鍵詞：太陽(yáng)能；能源；前景

引言

能源是各國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和繁榮的重要因素，目前全球大部分能源仍來(lái)自化石燃料，由此產(chǎn)生的CO2形成溫室效應(yīng)，并加快了化石燃料資源的枯竭。隨著環(huán)境惡化、資源短缺及燃料價(jià)格的波動(dòng)，世界各國(guó)開(kāi)始重點(diǎn)關(guān)注可再生能源。與其他清潔能源如核能、水電等相比，太陽(yáng)能發(fā)電因其無(wú)污染、無(wú)噪聲、不消耗燃料、不排放溫室氣體和有害氣體，最能體現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展理念，因此極具應(yīng)用價(jià)值。太陽(yáng)能是一種穩(wěn)定且用之不竭的清潔綠色能源。

1我國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

太陽(yáng)能作為可持續(xù)資源，每秒輻射到地球上的能量相當(dāng)于500萬(wàn)噸標(biāo)準(zhǔn)煤，且具有無(wú)害性、無(wú)限性、長(zhǎng)久性及普遍性。中國(guó)的太陽(yáng)能資源較為豐富，理論存儲(chǔ)量可達(dá)17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤每年，其利用形式主要以太陽(yáng)能光伏為主，將太陽(yáng)能的能量轉(zhuǎn)化為人類(lèi)所需要的形式，從而被人們所利用，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，太陽(yáng)能的利用范圍逐漸擴(kuò)大，有效實(shí)現(xiàn)著太陽(yáng)能的能源開(kāi)發(fā)與轉(zhuǎn)化。目前我國(guó)光伏制造的大部分關(guān)鍵設(shè)備已實(shí)現(xiàn)本土化并逐步推行智能制造，處于世界領(lǐng)先水平。同時(shí)在太陽(yáng)能熱發(fā)電的理論研究、技術(shù)開(kāi)發(fā)、設(shè)備研制和工程建設(shè)運(yùn)行方面已初步形成產(chǎn)業(yè)鏈，具備一定產(chǎn)業(yè)化能力。

由此可見(jiàn)，我國(guó)對(duì)于太陽(yáng)能的傳統(tǒng)開(kāi)發(fā)利用已發(fā)展相對(duì)成熟，這些傳統(tǒng)太陽(yáng)能產(chǎn)品主要應(yīng)用于建筑供暖制熱，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域，總體具有專(zhuān)業(yè)性強(qiáng)，價(jià)格昂貴，應(yīng)用范圍局限等特點(diǎn)。

2太陽(yáng)能應(yīng)用技術(shù)

2.1光伏發(fā)電技術(shù)

光伏發(fā)電技術(shù)是一種直接將太陽(yáng)光的輻射轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電模式，利用了半導(dǎo)體PN結(jié)的光生伏特效應(yīng)。當(dāng)太陽(yáng)光照射在PN結(jié)上時(shí)，部分光被反射，其余部分或變成熱能，或使光子與半導(dǎo)體的原子價(jià)電子發(fā)生碰撞形成空穴電子對(duì)。由于存在擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)，P區(qū)帶正電，N區(qū)帶負(fù)電，PN結(jié)兩端產(chǎn)生電勢(shì)差，如果將多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)在一起，接通外電路就會(huì)形成電壓和電流，太陽(yáng)能便被轉(zhuǎn)化為電能。光伏發(fā)電技術(shù)最重要的組件就是太陽(yáng)能電池，根據(jù)電池材料類(lèi)型[2]分為以下幾種：a）晶體硅。單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅太陽(yáng)能電池；b）非晶硅。薄膜太陽(yáng)能電池；c）多元化合物。CdTe太陽(yáng)能電池、CuInGaSe2太陽(yáng)能電池、CdS太陽(yáng)能電池、GaAs太陽(yáng)能電池等；d）化學(xué)染料。染料敏化太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池。根據(jù)電池材料的研發(fā)階段，光伏技術(shù)大致可分為三代。由于半導(dǎo)體材料的類(lèi)型不同，每一代的整體效率和性能差別很大。第一和第二代光伏電池技術(shù)較為成熟，已投入大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)；第三代電池技術(shù)則多處于研發(fā)階段。

2.2 太陽(yáng)能汽車(chē)發(fā)展

在三十年前，太陽(yáng)能動(dòng)力汽車(chē)就已經(jīng)誕生，然而這些年來(lái)一直無(wú)法走出實(shí)驗(yàn)室的重要原因就是能源轉(zhuǎn)化效率低。在早期太陽(yáng)能汽車(chē)研發(fā)過(guò)程中，太陽(yáng)能蓄電電池板采用的是單晶硅片，能源轉(zhuǎn)化率只有14%，相當(dāng)于在這樣的能換轉(zhuǎn)化環(huán)境中汽車(chē)?yán)m(xù)航里程只能維持在十公里左右，這樣的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到汽車(chē)量產(chǎn)推廣的標(biāo)準(zhǔn)。從我國(guó)太陽(yáng)能汽車(chē)研發(fā)歷史來(lái)看，1984年我國(guó)首次研制的“太陽(yáng)號(hào)”太陽(yáng)能汽車(chē)試驗(yàn)成功，2006年我國(guó)首輛太陽(yáng)能汽車(chē)在南京亮相，能夠?qū)崿F(xiàn)行駛速度最高88km/h。截止目前，我國(guó)市面上已經(jīng)出現(xiàn)了許多電動(dòng)系統(tǒng)與燃?xì)獠⒂玫男履茉雌?chē)，真正的純太陽(yáng)能汽車(chē)仍然多數(shù)停留在實(shí)驗(yàn)階段。其中漢能就已經(jīng)突破技術(shù)限制，日前發(fā)布了4款太陽(yáng)能汽車(chē)，其更是全球第一臺(tái)薄膜式太陽(yáng)能發(fā)電汽車(chē)，可日均行駛80-100公里，蓄電池最大續(xù)航里程能達(dá)到350公里。

隨著當(dāng)前石油資源的不斷枯竭，因汽車(chē)尾氣排放導(dǎo)致環(huán)境污染嚴(yán)重，太陽(yáng)能汽車(chē)的研發(fā)能夠有效解決不可再生能源消耗及環(huán)境問(wèn)題，其以清潔、環(huán)保的性能能夠真正實(shí)現(xiàn)交通工具的污染物“零排放”。雖然太陽(yáng)能汽車(chē)在研發(fā)過(guò)程中仍然還存在許多問(wèn)題，在入市過(guò)程中還有許多技術(shù)問(wèn)題亟待進(jìn)一步攻克，但是隨著這些技術(shù)的不斷提升，太陽(yáng)能汽車(chē)性能將會(huì)越來(lái)越穩(wěn)定，相信未來(lái)太陽(yáng)能汽車(chē)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)?huì)越來(lái)越廣泛。

2.3太陽(yáng)能自動(dòng)控溫采暖裝置

采暖時(shí)，起動(dòng)采暖系統(tǒng)中的管道泵，使太陽(yáng)能熱水器中的熱水進(jìn)行循環(huán)，當(dāng)熱水溫度低于設(shè)定的閾值時(shí)，通過(guò)溫度傳感器感應(yīng)開(kāi)關(guān)啟動(dòng)管道電磁加熱器對(duì)管道熱水進(jìn)行加熱，當(dāng)熱水溫度高于設(shè)定的閾值時(shí)，通過(guò)溫度傳感器感應(yīng)開(kāi)關(guān)關(guān)閉管道電磁加熱器。農(nóng)村太陽(yáng)能自動(dòng)控溫采暖裝置用太陽(yáng)能和管道電磁加熱裝置配合進(jìn)行農(nóng)村居民采暖，在農(nóng)村150余戶(hù)應(yīng)用后達(dá)到既滿(mǎn)足采暖的需要，又節(jié)約采暖費(fèi)用的目的；同時(shí)熱水器里面的水還可用于洗臉洗腳等其他用途。一個(gè)采暖周期的采暖費(fèi)用僅為800元左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于燃?xì)獠膳?000元左右）、電熱采暖（4000元左右）的費(fèi)用。

2.4太陽(yáng)能空調(diào)制冷技術(shù)

太陽(yáng)能空調(diào)作為現(xiàn)階段空調(diào)技術(shù)模式的主要發(fā)展趨勢(shì)，與傳統(tǒng)空調(diào)相比具有良好的季節(jié)匹配性，強(qiáng)化了空調(diào)自身的環(huán)境適應(yīng)能力，為用戶(hù)提供了更好的使用體驗(yàn)。同時(shí)由于對(duì)太陽(yáng)能技術(shù)的有效使用，空調(diào)制冷技術(shù)的綠色屬性得到增強(qiáng)，臭氧層破壞系數(shù)以及溫室效應(yīng)系數(shù)為0，對(duì)于現(xiàn)階段生態(tài)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)生了最為積極的影響。

太陽(yáng)能空調(diào)制冷技術(shù)最早出現(xiàn)在20世紀(jì)中期的美國(guó)，1957年美國(guó)佛羅里達(dá)教授率先研制出太陽(yáng)能制冷技術(shù)，并投入到實(shí)際生產(chǎn)生活領(lǐng)域。以此為基礎(chǔ)，世界各國(guó)將其作為切入點(diǎn)，對(duì)空調(diào)制冷技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新發(fā)展。從發(fā)展情況來(lái)看，太陽(yáng)能空調(diào)制冷技術(shù)可以大致劃分為吸收式制冷、吸附式制冷以及除濕空調(diào)系統(tǒng)等三種類(lèi)型，從技術(shù)成熟程度來(lái)看，吸收式制冷技術(shù)發(fā)展較為完善，例如歐洲普遍使用溴化鋰-水吸收制冷模式，我國(guó)廣東江門(mén)以及山東乳山等部分地區(qū)也進(jìn)行了相關(guān)技術(shù)嘗試。吸附式制冷劑則有所不同，其借助于生態(tài)制冷材料，以太陽(yáng)能作為主要驅(qū)動(dòng)方式，實(shí)現(xiàn)了制冷區(qū)域內(nèi)熱量的有效吸收，達(dá)到在短時(shí)間內(nèi)快速制冷的目的。結(jié)合區(qū)域特點(diǎn)不斷進(jìn)行太陽(yáng)能空調(diào)制冷技術(shù)的嘗試，在很大程度上，保證了設(shè)備技術(shù)的實(shí)用性，符合不同地區(qū)不同消費(fèi)群體的使用要求。太陽(yáng)能制冷技術(shù)的不斷完善，要求技術(shù)人員著眼于實(shí)際，對(duì)吸收式制冷以及吸附式制冷、除濕空調(diào)技術(shù)手段進(jìn)行必要的升級(jí)、創(chuàng)新，將技術(shù)創(chuàng)新與實(shí)際的使用場(chǎng)景有效結(jié)合起來(lái)，切實(shí)提升技術(shù)發(fā)展的實(shí)用性與針對(duì)性，在滿(mǎn)足用戶(hù)制冷需求的同時(shí)，避免生態(tài)污染。

2.5太陽(yáng)能應(yīng)用前景展望

每年我國(guó)太陽(yáng)能輻照總量超502萬(wàn)kJ/m2，年日照時(shí)數(shù)超2200h的地區(qū)，占我國(guó)整體國(guó)土面積的三分之二，尤其西藏、新疆、青海、甘肅等地的總輻射量和日照時(shí)數(shù)更是極為豐富。這為我國(guó)發(fā)展太陽(yáng)能技術(shù)，提供了必要的資源條件太陽(yáng)能作為可持久供應(yīng)且較穩(wěn)定的可持續(xù)能源，未來(lái)在開(kāi)發(fā)利用上有著極大潛力，不應(yīng)僅局限在傳統(tǒng)太陽(yáng)能熱水或是光伏發(fā)電系統(tǒng)，隨著技術(shù)的不斷革新，太陽(yáng)能已有條件應(yīng)用于日常居家生活當(dāng)中，中國(guó)太陽(yáng)能資源豐富，太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)鏈不斷完善。

結(jié)語(yǔ)

太陽(yáng)能和其它不可再生能源相比有著環(huán)保、可重復(fù)使用、使用周期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，大力發(fā)展太陽(yáng)能等清潔可再生能源迎合現(xiàn)在節(jié)能環(huán)保的發(fā)展理念，是未來(lái)科技發(fā)展的重要方向。

參考文獻(xiàn)

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（作者單位：天津城市建設(shè)管理職業(yè)技術(shù)學(xué)院）