太阳能光伏发电技术-1太阳辐射简述
太阳能技术简介
太阳能技术简介太阳能，作为一种可再生能源，近年来备受关注。
它以太阳辐射为能源，通过光伏发电和太阳热利用等技术将太阳能转化为可供人类使用的能源。
太阳能技术的发展不仅对环境保护有重要意义，还具有巨大的经济潜力。
本文将对太阳能技术的发展历程、应用领域和未来前景进行简要介绍。
一、太阳能技术的发展历程太阳能技术的起源可以追溯到古代。
早在公元前7世纪，古希腊人就开始利用太阳能进行热水供应。
然而，直到20世纪，太阳能技术才开始真正发展起来。
1947年，美国贝尔实验室的科学家发明了第一块光伏电池，标志着太阳能技术的诞生。
此后，太阳能技术经历了多次革新和突破，不断提高了能源转化效率和应用范围。
二、太阳能技术的应用领域1. 光伏发电光伏发电是目前太阳能技术最为成熟和广泛应用的领域之一。
通过将太阳能转化为电能，光伏发电系统可以为家庭、工业和商业建筑提供清洁、可再生的电力。
光伏电池板的制造成本不断降低，效率不断提高，使得光伏发电在全球范围内得到了广泛推广和应用。
2. 太阳热利用太阳能热利用是另一种重要的太阳能技术。
通过太阳能集热器，太阳能可以转化为热能，用于供暖、热水供应和工业过程中的热能需求。
太阳能热利用不仅可以减少对传统能源的依赖，还可以降低能源消耗和环境污染。
3. 太阳能光热发电太阳能光热发电是一种将太阳能转化为电能的高效率技术。
通过利用太阳能集热器将太阳能转化为热能，再利用热能产生蒸汽驱动涡轮发电机发电。
太阳能光热发电具有较高的能源转化效率和稳定性，可以为大型电网提供可靠的清洁能源。
三、太阳能技术的未来前景太阳能技术在全球范围内得到了广泛的关注和投资。
随着技术的不断发展和成熟，太阳能的应用前景将更加广阔。
首先，太阳能技术的成本不断降低，使得太阳能成为一种具有竞争力的能源选择。
其次，太阳能技术的效率不断提高，可以更好地满足能源需求。
此外，太阳能技术还可以与其他能源技术相结合，形成多能源互补的能源系统。
未来，太阳能技术有望在电力、交通和建筑等领域发挥更重要的作用。
太阳能光伏技术详解
太阳能光伏技术详解1．太阳能概况太阳能是各种可再生能源中最重要的基本能源，生物质能、风能、海洋能、水能等都来自太阳能，广义地说，太阳能包含以上各种可再生能源。
太阳能作为可再生能源的一种，则是指太阳能的直接转化和利用。
通过转换装置把太阳辐射能转换成热能利用的属于太阳能热利用技术，再利用热能进行发电的称为太阳能热发电，也属于这一技术领域；通过转换装置把太阳辐射能转换成电能利用的属于太阳能光发电技术，光电转换装置通常是利用半导体器件的光伏效应原理进行光电转换的，因此又称太阳能光伏技术。
二十世纪50年代，太阳能利用领域出现了两项重大技术突破：一是1954年美国贝尔实验室研制出6％的实用型单晶硅电池，二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。
这两项技术突破为太阳能利用进入现代发展时期奠定了技术基础。
70年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，世界上许多国家掀起了开发利用太阳能和可再生能源的热潮。
1973年，美国制定了政府级的阳光发电计划，1980年又正式将光伏发电列入公共电力规划，累计投入达8亿多美元。
1992年，美国政府颁布了新的光伏发电计划，制定了宏伟的发展目标。
日本在70年代制定了“阳光计划”，1993年将“月光计划”（节能计划）、“环境计划”、“阳光计划”合并成“新阳光计划”。
德国等欧共体国家及一些发展中国家也纷纷制定了相应的发展计划。
90年代以来联合国召开了一系列有各国领导人参加的高峰会议，讨论和制定世界太阳能战略规划、国际太阳能公约，设立国际太阳能基金等，推动全球太阳能和可再生能源的开发利用。
开发利用太阳能和可再生能源成为国际社会的一大主题和共同行动，成为各国制定可持续发展战略的重要内容。
自“六五”以来我国政府一直把研究开发太阳能和可再生能源技术列入国家科技攻关计划，大大推动了我国太阳能和可再生能源技术和产业的发展。
二十多年来，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。
太阳能发电技术
太阳能发电技术太阳能发电是一种利用太阳辐射能直接或间接转化为电能的技术。
随着人类对可再生能源需求的不断增加，太阳能发电技术作为一种清洁、可持续的能源解决方案，正受到越来越多的关注和应用。
一、太阳能发电原理太阳能发电的原理是利用光伏效应将太阳能转化为电能。
光伏效应是指当太阳光照射到半导体材料上时，光子激发半导体中的电子，使其从价带跃迁到导带，形成电子空穴对。
通过导线将这些电子空穴对转移到外部电路中，就可以产生电流，实现太阳能发电。
二、光伏发电技术光伏发电技术是太阳能发电中最常见的一种技术，主要由太阳能电池组件、光伏电池阵列和逆变器组成。
太阳能电池组件是太阳能发电的关键部件，它将光能转化为电能。
光伏电池阵列是由多个太阳能电池组件组成，通过并联或串联的方式提高电压或电流的输出。
逆变器将直流电转化为交流电，以满足电网接入的要求。
三、光热发电技术光热发电技术是利用太阳能的热能转化为电能。
光热电站通常由太阳能反射器、集热器和蒸汽发电机组成。
太阳能反射器通过反射和聚焦太阳光照射到集热器上，集热器将太阳光转化为热能，再将热能传递给工质（如水或油），使其产生蒸汽驱动蒸汽发电机发电。
四、太阳能发电的应用前景太阳能发电具有广阔的应用前景。
首先，在电力供应方面，太阳能发电可以成为一种替代传统化石燃料的能源解决方案，降低对煤炭、油气等能源的依赖程度，减少温室气体排放。
其次，太阳能发电可以为偏远地区提供电力，解决能源供应不足的问题。
此外，太阳能发电还可以应用于建筑物、交通工具等领域，实现可持续发展。
总结：太阳能发电技术作为一种清洁、可持续的能源解决方案，正逐渐应用于各个领域。
无论是光伏发电技术还是光热发电技术，都有着广泛的应用前景。
随着技术的不断发展和成本的降低，相信太阳能发电将为人类提供更加可靠、经济、环保的能源选择。
太阳能光伏发电的工作原理
太阳能光伏发电的工作原理太阳能光伏发电是一种通过将太阳能转化为电能的技术。
它利用太阳辐射中的光子能量，通过光电效应将其转化为电能。
下面将详细介绍太阳能光伏发电的工作原理。
一、光电效应原理光电效应是指当光照射到某些金属或半导体表面时，光子能量被吸收并导致材料中电子的跃迁。
当光子能量大于或等于材料的带隙能量时，电子会被激发并跃迁到导带中，从而形成电流。
这是太阳能光伏发电的基本原理。
二、光伏电池的组成结构光伏电池是太阳能光伏发电系统的核心组件。
它由多个层次的结构组成，包括表面玻璃、透明导电层、P型半导体层、N型半导体层和背面金属电极等。
1. 表面玻璃：光伏电池顶部的表面玻璃用于保护内部的元件，同时具有良好的透明性，使太阳光能够进入电池内部。
2. 透明导电层：光伏电池的透明导电层通常由氧化锌或氧化铟锡等材料组成，它在阻挡外界尘埃和湿气的同时，也能传导电流。
3. P型半导体层：光伏电池中的P型半导体层通常使用硼杂化的硅材料，它具有电子亏缺的特性。
4. N型半导体层：光伏电池中的N型半导体层通常采用磷杂化的硅材料，它具有电子富集的特性。
5. 背面金属电极：背面金属电极主要用于收集电子，并将电流从光伏电池传导出来。
三、光伏电池的工作过程太阳能光伏发电的工作过程主要分为光伏电池的吸收、电荷分离和电场驱动等步骤。
1. 光伏电池的吸收：当阳光照射到光伏电池表面时，光线会通过表面玻璃进入到电池内部。
在进入电池内部后，光线会与半导体层相互作用。
2. 电荷分离：光线与半导体层相互作用时，光子能量会激发半导体中的电子。
P型半导体中的电子将被吸引到N型半导体层，而P型半导体中的空穴将向P型半导体层移动。
3. 电场驱动：由于在P型半导体层和N型半导体层之间形成了电势差，电子和空穴将被电场驱动，从而形成了电流。
这个电流可通过电池的导线传输到外部电路中进行使用。
四、太阳能光伏发电系统的应用太阳能光伏发电系统的应用非常广泛，从小型家庭太阳能发电系统到大型商业太阳能发电站。
太阳能光伏发电的工作原理
太阳能光伏发电的工作原理一、引言太阳能光伏发电是一种利用光电效应将太阳能转化为电能的技术。
它是一种清洁、可再生的能源，具有非常广阔的应用前景。
本文将详细介绍太阳能光伏发电的工作原理。
二、光电效应光电效应是指当金属或半导体表面照射光线时，会产生电子从材料表面逸出并形成电流的现象。
这个现象被广泛应用于太阳能光伏发电中。
三、太阳辐射太阳辐射主要包括可见光、紫外线和红外线等多种波长的辐射。
其中，可见光和紫外线对太阳能光伏发电具有重要影响。
四、半导体材料半导体材料是太阳能光伏发电中最重要的组成部分。
常用的半导体材料有硅、镓砷化物等。
这些材料具有良好的导电性和透明性，可以有效地转化太阳辐射为电流。
五、PN结PN结是由P型半导体和N型半导体组成的结构。
P型半导体中的杂质原子为三价，N型半导体中的杂质原子为五价。
当P型半导体和N 型半导体接触时，会形成一个电势垒，这个电势垒是太阳能光伏发电的关键。
六、太阳能电池太阳能电池是由PN结组成的。
当太阳辐射照射到太阳能电池上时，会产生光生载流子。
光生载流子会在电势垒的作用下被分离并形成电流。
七、多晶硅太阳能电池多晶硅太阳能电池是目前应用最广泛的一种太阳能电池。
它由多个晶粒组成，具有良好的透明性和导电性。
多晶硅太阳能电池的效率比单晶硅低，但制造成本更低。
八、薄膜太阳能电池薄膜太阳能电池是一种新型的太阳能发电技术，它采用非晶态硅、铜铟镓硒等材料制造而成。
薄膜太阳能电池具有非常高的柔韧性和可塑性，可以应用于各种形状的设备中。
九、太阳能光伏发电系统太阳能光伏发电系统由太阳能电池组、逆变器、电池组和控制器等部分组成。
太阳能电池组将太阳辐射转化为直流电，逆变器将直流电转化为交流电，电池组储存多余的电能，控制器对系统进行监控和管理。
十、结论太阳能光伏发电是一种清洁、可再生的能源，具有非常广阔的应用前景。
通过对光电效应、太阳辐射、半导体材料、PN结等方面的介绍，我们可以更加深入地了解太阳能光伏发电的工作原理。
光伏发电技术概述
光伏发电技术概述光伏发电技术是利用太阳能将光能转变为电能的一种可再生能源技术。
随着对环境问题日益重视以及能源需求的增长，光伏发电技术逐渐受到广泛关注。
本文将对光伏发电技术进行概述，包括其原理、发展历程、应用领域以及未来发展趋势等方面。
一、光伏发电技术原理光伏发电技术基于光电效应，利用光能激发光电器件中的电子，在半导体材料中产生电荷分离，并通过外电路捕获电荷流动的过程来产生电能。
主要原理如下：1. 光吸收：太阳辐射中的光能被光伏电池材料吸收，产生光激发。
2. 电荷分离：光激发的电子与晶格中的空穴发生结合，形成电荷分离。
3. 电荷收集：电子和空穴在电场作用下分别沿着导電路径向电极方向流动。
4. 电能输出：光伏电池将电流通过外电路输出，进行电能转换。
二、光伏发电技术发展历程光伏发电技术的发展经历了以下几个重要阶段：1. 第一代：单晶硅光伏电池，于20世纪50年代初研发成功，效率较低。
2. 第二代：多晶硅光伏电池，20世纪60年代初出现，相对于第一代有了一定的提高。
3. 第三代：薄膜太阳能电池，采用非晶硅、硫化铟镉等材料，具有更高的光电转换效率。
4. 第四代：多晶硅太阳能电池，采用纳米技术，进一步提高效率和降低成本。
三、光伏发电技术应用领域光伏发电技术具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：1. 居民用途：光伏发电系统可安装在住宅屋顶上，为居民提供清洁、可靠的电力。
2. 商业用途：光伏发电系统可应用于商业建筑，满足商业用电需求，并通过余电上网获得经济收益。
3. 农业用途：光伏发电系统在农田中可以提供农村居民的用电需求，同时实现农业灌溉和温室种植的电力供应。
4. 交通运输用途：光伏电池板可安装在交通信号灯、公交车站等地方，为城市交通系统提供清洁能源。
四、光伏发电技术未来发展趋势光伏发电技术在未来将朝着以下几个方面得到发展：1. 提高光电转换效率：通过研发新材料、改进工艺等手段，提高光伏电池的转换效率，降低能源成本。
《太阳能光伏发电技术》课程教学大纲
太阳能光伏发电技术课程教学大纲E1ectrotechnicsandE1ectronicsTechno1ogy学时数：32其中：实验学时：0学分数，2适用专业：普通本科电气工程与自动化专业一、课程的性质、目的和任务本课程是电气工程与自动化本科专业的专业限选课。
开设本课程的目的是使学生获得必要的太阳能光伏发电技术的基本理论、基本知识和基本技能，为从事光伏方向的技术工作，学习后续课程打下基础。
二、课程教学的基本要求在本课程的学习中，要求学生掌握太阳电池材料的制备技术、表征手段以及太阳能光伏系统的设计与国民经济各领域的应用，能够进行基本的太阳电池性能测试及太阳电池组件封装，并具备太阳能光伏系统优化设计的技能和简单独立光伏系统的典型应用。
本课程总学时为32学时，2学分，其中课堂教学为32学时，在第七学期完成。
三、课程的教学内容、重点和难点第一章太阳辐射简述（4学时）基本内容：太阳能光伏发电相比于传统发电的优缺点；太阳常数的定义；太阳辐射的性质以及太阳辐射光谱的分布；太阳辐射的理论估算和工程算法；世界太阳能资源分布情况以及中国太阳能资源分布情况；中国太阳能光伏产业的发展状况。
第一节太阳简介第二节太阳与地球的位置关系第三节地球绕太阳的运行规律第四节计算太阳高度角、方位角、日照时间第五节太阳常数和太阳光谱第六节地面太阳辐射的理论估算第七节工程中常用的计算太阳辐射的方法第八节中国太阳能分布基本要求：1.了解太阳辐射的相关概念和太阳能光伏发电的特点；2.熟练掌握地面太阳辐射的理论估算方法和工程计算方法。
3.了解太阳能资源分布情况和中国太阳能光伏产业的发展状况。
重点：地面太阳辐射的工程计算方法。
难点：地面太阳辐射的理论估算方法。
第二章太阳电池基础（6学时）基本内容：半导体的特性、能带结构；光伏效应及太阳能电池的工作原理；太阳电池的模型及转换效率；太阳电池的标准测试条件，太阳电池的外特性，包括光谱响应及温度特性；太阳电池的分类及发展。
太阳能光伏发电技术
太阳能光伏发电技术太阳能光伏发电技术是一种利用太阳能转化为电能的可再生能源技术。
随着能源需求的增长和环境保护意识的提高，太阳能光伏发电技术在近年来得到了广泛的发展和应用。
一、太阳能光伏发电技术简介太阳能光伏发电技术是利用光伏效应将太阳能转化为电能。
光伏效应是指在PN结构的半导体材料中，光子的能量被电子吸收后，电子受到激发，从而形成电流。
在太阳能光伏电池中，通过将多个光伏电池组合在一起，形成光伏电池阵列，以提高发电功率和效率。
二、太阳能光伏发电技术的发展历程太阳能光伏发电技术的发展经历了几个重要的阶段。
首先是单晶硅太阳能电池的研制成功，这是光伏技术的里程碑。
之后，多晶硅太阳能电池的开发，使得太阳能光伏发电技术更加成熟和商业化。
近年来，薄膜太阳能电池和有机太阳能电池的研究取得了突破，为太阳能光伏发电技术的应用拓展提供了新的可能性。
三、太阳能光伏发电技术的应用领域1. 居民和商业建筑：太阳能光伏发电系统可以安装在屋顶上，为居民和商业建筑提供清洁能源供应。
不仅可以减少对传统能源的依赖，还能够降低能源成本，对环境友好。
2. 农业和农村地区：太阳能光伏发电技术可以用于灌溉系统、养殖场以及农村地区的电力供应。
这对于改善农村地区的能源供应和促进农业可持续发展具有重要意义。
3. 城市基础设施：大城市的公共交通、街道照明、交通信号灯等都可以采用太阳能光伏发电系统，减少对传统能源的消耗，并降低城市污染。
4. 远程地区和岛屿：在没有电力传输线路的远程地区和岛屿上，太阳能光伏发电技术可以成为独立电力系统的理想选择。
太阳能光伏电池板可以直接接收太阳辐射提供电能，并通过电池储存电能供应给用户。
五、太阳能光伏发电技术的优势和挑战太阳能光伏发电技术具有以下优势：1. 清洁环保：太阳能是一种无污染、可再生的能源，光伏发电不会产生二氧化碳等有害气体，对环境没有负面影响。
2. 长期可靠：太阳能光伏发电技术利用太阳能作为主要能源，太阳能的持续性保证了电力供应的稳定性和可靠性。
太阳能光伏发电技术
1太阳常数：在地球大气层外，地球与太阳平均处，垂直于阳光 方向的单位面积上的辐射。
2光学大气质量用AM表示，定义为AM=b/b0=secZ，常用于太阳电池 和组件效率测试时的标准。 3影响太阳辐射的因素有：①公转和自转、②地理位置、③天气气候、 ④季节变换。 太阳能的利用 太阳能利用的基本方式有哪些？ 答：（1）光热利用。将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作 用转换成热能加以利用。（2）太阳能发电。未来太阳能的大规模利 用是用来发电。（3）光化学利用。这是一种利用太阳辐射能直接分 解水制氢的光-化学转换方式。（4）光生物利用。通过植物的光合作 用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。
本章思考题 Nhomakorabea1太阳在相对水平面成30度角的高度，其相应的大气质量是 多少？ 答：因为太阳在相对水平面成30度角的高度,所以太阳天顶 角Z为60度，所以AM为2。 3简述中国光伏产业发展现状及存在的主要问题。 答：高速兴起的光伏产业，主要问题是我国光伏产业鱼龙混 杂；我国光伏产业发展急需工艺技术设备的科技进步作为支 撑；需要完善的产业链；缺乏先进，合理的标准体系；缺乏 大量高素质的专业人才。
本章思考题
4简述中国光伏产业的发展趋势。 答：我国光伏产业近年来开始腾飞，2005年，我国的光伏电 池总产量仅150MW，而到2006年，这个数字已经上升到 450MW左右，增长率达到200%，2007年总产量突破 1000MW，增长势头持续强劲。我国仅仅用了两三年时间， 中国光伏产业便由默默无闻一跃成为世界第一大产业基地， 涌现出了一批国际性的大型生产企业。
光伏发电技术
1技术进步是降低光伏发电成本,光伏产业和市场发展的重要因素。 2世界光伏发电市场的增长主要得益于德国，日本和美国的鼓励政策。 3光伏产业的发展特点可简要概括为规模化，规范化，高技术化。 4面对光伏产业快速发展的机遇，我们也面临着一些艰巨的挑战，主要 表现在哪些方面？ 答：（1）急需由数量型向效益型转变。（2）急需工艺技术设备的科技 进步作为支撑。（3）需要完善的产业链作为支撑。（4）缺乏先进，合 理的标准体系。（5）缺乏大量高素质的专业人才。 5光伏在农村电气化和并网发电上的市场潜力有哪些？ 答：（1）农村电气化。（2）城市建筑并网光伏系统的应用。（3）大 规模光伏荒漠电站。（4）其他光伏商业应用的发展潜力。
太阳能发电技术
长。
(5)太阳池储熟 太阳池是一种具有一定盐浓 度梯度的盐水池，可用于采集和 储存太阳能。
太阳能储存方式
(6)氢能储存 氢可以大量、长时间储存。它能以气相、 液相、固相（氢化物）或化合物（如氨、甲 醇等）形式储存。此外氢和氧输入到燃料电 池中也可以发电。 (7)机械能储存 太阳能转换为电能，带动电动水泵将低 位水抽至高位，便以位能的形式储存太阳能； 太阳能转换为热能，推动热机压缩空气，也 能储存太阳能。
我国的太阳能全年总辐射量分布图
太阳能资源分布，西部高于东部，而且基本上是南部低于北部 （除西藏、新疆以外）,与通常随纬度变化的规律变化的规律 并不一致。 这主要是由大气云量以及山脉分布的影响造成的。
根据20世纪末期的太阳能分布数据，我国划分为4个太阳能资 源带。 各太阳能资源带的全年太阳能总辐射量如表所示。 前3 类地区覆盖大面积国土，有利用太阳能的良好条件。IV 类地区太阳能资源较差，有的地方也有太阳能可开发利用。
光电效应
在一定频率光的照射下，金属或其化合物表 面发出电子的现象叫做光电效应。发射出来的电 子叫光电子。
历史背景
德 国 物 理 学 家 赫 兹 （ Heinrich Rudolf Hertz ， 1857-1894 ） 1887 年在实验中 首次发现了光电效应。
赫兹
德 国 物 理 学 家 普 朗 克 （ Max Karl Ernst Ludwig Planck ， 1858-1947 ） 在 1900 年创立了量子假说，即物质辐射（或 吸收 ）的 能量只 能 是某一 最 小能量 单 位 （能量量子）的整数倍。他引进了一个物 理普适常数，即普朗克常数，是微观现象 量子特性的表征。
太阳能利用原理与技术
太阳能利用原理与技术随着全球气候变化以及能源危机的日益加剧，太阳能成为了未来最为重要的能源之一。
太阳能技术是一种以太阳辐射为能源，将其转化为电能或热能的技术，主要包括太阳能光电转换技术和太阳能热转换技术。
本文将对太阳能的利用原理及相关技术进行介绍。
一、太阳能太阳能是指太阳辐射能在太阳系中的传播和利用，它可以分为太阳辐射能和太阳热能。
太阳辐射能指的是太阳在空气、水和地球表面上产生的光线，包括可见光、红外线和紫外线等。
太阳热能指的是太阳的辐射能在地球表面转化成的热能，它是太阳能的另一个重要组成部分。
二、太阳能光电转换技术（一）光伏发电光伏技术是指利用半导体材料将太阳的光线直接转化成电能的技术，其主要原理是光电效应。
光电效应是指在半导体材料中，当光线入射到半导体表面时，会激发出半导体中的自由载流子（如电子和空穴）来完成电荷的分离，形成电压差和电流。
光伏组件是将多个光伏电池连接在一起形成的电源，它通常由多个p-n结单元组成，并通过电路连接系统输送电能。
提高光伏发电效率的方法主要有几种，其中最重要的一种是提高光伏电池的光吸收效率。
比如在太阳电池的表面添加反射层、采用双面太阳电池和所有加压的太阳能电池。
（二）太阳能聚光发电太阳能聚光发电技术是指利用太阳能聚光器将太阳能辐射能聚集到一个焦点上，使其产生高温，最终转化成电能的技术。
太阳能聚光器主要有平面聚光器、抛物线聚光器、反射式闪避聚光器和塔式聚光发电系统等。
太阳能聚光器密度越高，聚光度越高，可以达到更高的热效率。
利用太阳能聚光发电系统还可以实现夜间发电，这是燃烧化石燃料发电厂所无法实现的。
三、太阳能热转换技术太阳能热转换技术是根据太阳能热能原理，将太阳辐射能转化成热能，用于生产热水或应用于工业生产过程。
（一）太阳能热电联产技术太阳能热电联产技术是同时利用太阳能热能和热电转换技术（又称柯尔贝克热电效应）发电。
柯尔贝克热电效应是指材料在温度梯度作用下产生的电效应，实现了热能与电能的转换。
1. 太阳辐射简述
1．太阳辐射简述本章主要介绍太阳辐射的基本知识，并说明太阳辐射的计算方法。
为了利用太阳能，有必要了解和掌握有关太阳辐射的基本知识，以便更好地进行太阳能光伏发电系统的设计和应用。
1．1．太阳简介太阳是离地球最近的一颗恒星，也是太阳系的中心天体，它的质量占太阳系总质量的99.865%。
太阳也是太阳系里唯一自己发光的天体，它给地球带来光和热。
如果没有太阳光的照射，地面的温度将会很快地降低到接近绝对零度。
由于太阳光的照射，地面平均温度才会保持在14摄氏度左右，形成了人类和绝大部分生物生存的条件。
除了原子能、地热和火山爆发的能量外，地面上大部分能源几乎全部直接或间接同太阳有关。
太阳是一个主要由氢和氦组成的炽热的气体火球，半径为6.96×105千米（是地球半径的109倍），质量约为1.99×1027吨（是地球质量的33万倍），平均密度约为地球的四分之一。
太阳表面的有效温度为5762K，而内部中心区域的温度则高达几千万度。
太阳的能量主要来源于氢聚变成氦的聚变反应，每秒有657x109公斤的氢聚合生成653x109公斤的氦，连续产生390x1021千瓦能量。
这些能量以电磁波的形式，以3×105千米/秒的速度穿越太空射向四面八方。
地球只接受到太阳总辐射的二十二亿分之一，即有177×1012千瓦达到地球大气层上边缘（“上界”），由于穿越大气层时的衰减，最后约85×1012千瓦到达地球表面，这个数量相当于全世界发电量的几十万倍。
根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的储量足够维持600亿年，而地球内部组织因热核反应聚合成氦，它的寿命约为50亿年，因此，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是取之不尽、用之不竭的。
太阳的结构和能量传递方式如图1-1所示，简要说明如下：太阳的质量很大，在太阳自身的重力作用下，太阳物质向核心聚集，核心中心的密度和温度很高，使得能够发生原子核反应。
这些核反应是太阳的能源，所产生的能量连续不断地向空间辐射，并且控制着太阳的活动。
太阳能的原理及应用简述
太阳能的原理及应用简述1. 太阳能的原理太阳能是指利用太阳辐射能进行能源转换的一种可再生能源。
太阳能利用的是太阳辐射传递的能量，并将其转化为电能或热能以供人类使用。
太阳能的原理主要包括光伏效应和太阳热能利用两个方面。
1.1 光伏效应光伏效应是指在半导体材料中，当阳光照射到其表面时，光子能量被吸收并激发材料中的电子，使其跃迁到导带中，从而产生电流。
具体来说，光伏效应包括以下几个步骤：•太阳光照射到光伏电池上。
•光子被光伏电池吸收，激发出电子。
•运动的电子形成电流。
•电流经过金属电极导出到外部电路。
1.2 太阳热能利用太阳热能利用是指利用太阳的热辐射进行能源转换。
通过采集太阳辐射能，将其转化为热能，进而用于供暖、热水、蒸汽发电等方面。
太阳热能利用主要包括以下几种形式：•太阳能热水器：利用太阳能的热辐射加热水，常用于家庭生活和工业生产中的热水供应。
•太阳能光热发电：利用聚光技术将太阳光集中到一点，产生高温，将水蒸发为蒸汽，推动发电机发电。
•太阳能空调系统：利用太阳能提供冷热源，通过制冷循环将空气温度调节到适宜的室内温度。
•太阳能烘干系统：利用太阳能的热辐射进行物品的烘干，如农作物、木材等。
2. 太阳能的应用太阳能作为一种可再生能源，广泛应用于各个领域。
下面列举几个太阳能常见的应用：•太阳能发电：通过光伏电池将太阳光转化为电能，供电给家庭、建筑物和工厂等。
•太阳能热水器：利用太阳能的热辐射加热水，供应家庭生活和工业生产所需的热水。
•太阳能光热发电：利用太阳能产生高温，将水蒸发为蒸汽，推动发电机发电。
•太阳能照明系统：利用太阳能光伏电池供电，通过LED灯进行照明，节能环保。
•太阳能充电器：通过太阳能板将太阳能转化为电能，给手机、电子设备等充电。
•太阳能空调系统：利用太阳能提供冷热源，通过制冷循环将空气温度调节到适宜的室内温度。
•太阳能供暖系统：利用太阳能集热板将太阳能转化为热能，供应室内供暖。
•太阳能车：利用太阳能光伏电池板供电，驱动电动车辆行驶。
太阳能简介与原理
太阳能简介与原理一、简介太阳能是指利用太阳辐射能进行能量转换的技术，是一种清洁、可再生的能源。
太阳能一直以来都是人类生存发展的重要能源之一，它具有丰富的资源、广泛的分布以及不会污染环境等优点，因此备受关注。
二、原理太阳能的利用主要是通过光伏发电和太阳热利用两种方式。
1. 光伏发电光伏发电是指利用太阳能光子对半导体材料的电子激发产生电能的过程。
光伏发电的关键是光伏效应，即当光线照射到半导体材料上时，光能会激发材料中的电子，从而产生电能。
光伏电池是将光能直接转化为电能的装置，由多个单元组成，每个单元都是由两层半导体材料（P型和N型）组成。
当光线照射到光伏电池上时，光子激发了电池中的电子，使其跃迁到P-N结附近形成电流。
这样就实现了太阳能的转化，产生了电能。
2. 太阳热利用太阳热利用是指利用太阳能的热量进行加热、热水供应、空调等方面的应用。
太阳热利用主要通过集热器将太阳能转化为热能。
集热器是一种能够吸收太阳辐射并将其转化为热能的设备，一般利用黑色吸热材料来吸收太阳热量，并通过传导和对流将热能传递给工质，从而实现热能的利用。
太阳热利用广泛应用于家庭热水供应、建筑供暖、农业温室等领域。
三、优势太阳能具有以下几个优势：1. 清洁环保：太阳能利用过程中不会产生二氧化碳等温室气体和污染物，对环境无污染，是一种清洁的能源形式。
2. 可再生资源：太阳能属于可再生能源，太阳每天都会升起，不会消耗殆尽，具有丰富的资源。
3. 广泛分布：太阳能资源在全球范围内广泛分布，几乎每个地方都可以利用太阳能进行发电或热利用。
4. 经济可行性：太阳能的成本逐渐降低，技术不断进步，使太阳能成为一种具有经济可行性的能源选择。
四、应用领域太阳能的应用领域广泛，主要包括以下几个方面：1. 光伏发电：太阳能光伏发电系统可以应用于家庭、企事业单位、工业园区等各种场所，为电力供应提供可靠、清洁的能源。
2. 太阳热利用：太阳能热水器广泛应用于家庭、酒店、学校等热水供应场所，太阳能温室可用于农业种植，太阳能空调可用于建筑空调系统。
光伏发电技术与应用专业《太阳辐射分布》
解：∵该地区的年太阳辐射能量：Q=2 ∴该地区的年平均峰值日照时数：
Tp=Q÷1000=2÷1000=
故该地区的日平均峰值日照时数： Td=Tp÷365天=÷365天=
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第一节 太阳能和太阳辐射
24 太阳辐射能量——我国太阳辐射资源区分
第一节 太阳能和太阳辐射
24 太阳辐射能量——我国太阳辐射分布图
☼ 设计光伏发电系统时，理想的情况是掌握有该系统安装地日照情况的详细记录。
☼ 按接受太阳能辐射量的大小，全国大致可分为五类地区： ☼ 1〕一类地区： ☼ 全年辐射总量为6700-8400 MJ/m2，年峰值日照时间在1862-2335h。主要包括：青藏高原、 甘肃北部、宁夏北部和新疆南部等地。太阳能资源丰富地区。
☼ 5〕五类地区： ☼ 全年辐射总量为3400-4200 MJ/m2，年峰值日照时间在945-1167h，主要包括四川、贵州两省。
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第一节 太阳能和太阳辐射
24 太阳辐射能量——我国太阳辐射资源区分
资源带等级
资源带号
最丰富带
Ⅰ
很丰富带
Ⅱ
丰富带
Ⅳ
较丰富带
Ⅳ
一般带
Ⅴ
注：1MJ/m2=0.278kWh/m2
☼ 从全国来看，我国是太阳能资源相当丰富的国家。其中一至三类地区是我国资源丰 富的地区，面积很大，约占全国总面积的三分之二以上，其中不少地区的燃料资源十 分缺乏，利用太阳能有很大的现实意义。
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第一节 太阳能和太阳辐射
24 太阳辐射能量——我国太阳辐射资源区分
☼ 如果太阳辐射能量采用Wh/m2为单位，除以1000W/m2即可得到该地区的峰值日照时数 。
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1．太阳辐射简述本章主要介绍太阳辐射的基本知识，并说明太阳辐射的计算方法。
为了利用太阳能，有必要了解和掌握有关太阳辐射的基本知识，以便更好地进行太阳能光伏发电系统的设计和应用。
1．1．太阳简介太阳是离地球最近的一颗恒星，也是太阳系的中心天体，它的质量占太阳系总质量的99.865%。
太阳也是太阳系里唯一自己发光的天体，它给地球带来光和热。
如果没有太阳光的照射，地面的温度将会很快地降低到接近绝对零度。
由于太阳光的照射，地面平均温度才会保持在14摄氏度左右，形成了人类和绝大部分生物生存的条件。
除了原子能、地热和火山爆发的能量外，地面上大部分能源几乎全部直接或间接同太阳有关。
太阳是一个主要由氢和氦组成的炽热的气体火球，半径为 6.96×105千米（是地球半径的109倍），质量约为1.99×1027吨（是地球质量的33万倍），平均密度约为地球的四分之一。
太阳表面的有效温度为5762K，而内部中心区域的温度则高达几千万度。
太阳的能量主要来源于氢聚变成氦的聚变反应，每秒有657x109公斤的氢聚合生成653x109公斤的氦，连续产生390x1021千瓦能量。
这些能量以电磁波的形式，以3×105千米/秒的速度穿越太空射向四面八方。
地球只接受到太阳总辐射的二十二亿分之一，即有177×1012千瓦达到地球大气层上边缘（“上界”），由于穿越大气层时的衰减，最后约85×1012千瓦到达地球表面，这个数量相当于全世界发电量的几十万倍。
根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的储量足够维持600亿年，而地球内部组织因热核反应聚合成氦，它的寿命约为50亿年，因此，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是取之不尽、用之不竭的。
太阳的结构和能量传递方式如图1-1所示，简要说明如下：太阳的质量很大，在太阳自身的重力作用下，太阳物质向核心聚集，核心中心的密度和温度很高，使得能够发生原子核反应。
这些核反应是太阳的能源，所产生的能量连续不断地向空间辐射，并且控制着太阳的活动。
根据各种间接和直接的资料，认为太阳从中心到边缘可分为核反应区、辐射区、对流区和太阳大气。
（1）核反应区 在太阳半径25%（即0.25R）的区域内，是太阳的核心，集中了太阳一半以上的质量。
此处温度大约1500万度（K），压力约为2500亿大气压，密度接近158克/厘米3。
这部分产生的能量占太阳产生的总能量的99%，并以对流和辐射方式向外辐射。
氢聚合时放出伽玛射线，这种射线通过较冷区域时，消耗能量，增加波长，变成X射线或紫外线及可见光。
（2）辐射区 在核反应区的外面是辐射区，所属范围从0.25 - 0.8R，温度下降到13万度，密度下降为0.079克/厘米3。
在太阳核心产生的能量通过这个区域由辐射传输出去。
（3）对流区 在辐射区的外面是对流区（对流层），所属范围从0.8 - 1.0R，温度下降为5000K，密度为10-8克/厘米3。
在对流区内，能量主要靠对流传播。
对流区及其里面的部分是看不见的，它们的性质只能靠同观测相符合的理论计算来确定。
（4）太阳大气 大致可以分为光球、色球、日冕等层次，各层次的物理性质有明显区别。
太阳大气的最底层称为光球，太阳的全部光能几乎全从这个层次发出。
太阳的连续光谱基本上就是光球的光谱，太阳光谱内的吸收线基本上也是在这一层内形成的。
光球的厚度约为500公里。
色球是太阳大气的中层，是光球向外的延伸，一直可延伸到几千公里的高度。
太阳大气的最外层称为日冕。
日冕是极端稀薄的气体壳，可以延伸到几个太阳半径之远。
严格说来，上述太阳大气的分层仅有形式的意义，实际上各层之间并不存在着明显的界限，它们的温度、密度随着高度是连续地改变的。
可见，太阳并不是一个一定温度的黑体，而是许多层不同波长放射、吸收的辐射体。
不过，在描述太阳时，通常将太阳看作是温度为6000K，波长为0.3 - 3.0μm的黑色辐射体。
1.2. 太阳与地球的位置关系在设计太阳电池应用系统时，不可避免地都会涉及到太阳高度角、方位角、日照时间等计算问题，因而必须对地球绕太阳运行的基本规律及其相关的天文背景有一定了解。
（1）天球与天球坐标系以观察者为球心，以任意长度（无限长）为半径，其上分布着所有天体的球面叫做天球。
图1-2所示即为一个天球。
通过天球的中心（即观察者的眼睛）与铅直线相垂直的平面称为地平面；地平面将天球分为上下两个半球；地平面与天球的交线是个大园，称为地平圈；通过天球的中心的铅直线与天球的交点分别称为天顶和天底。
地球每天绕着它本身的极轴自西向东地自转一周；反过来说，假定地球不动，那么天球将每天绕着它本身的轴线自东向西地自转一周，我们称之为周日运动。
在周日运动过程中，天球上有两个不动点，叫做南天极和北天极，连接两个天极的直线称为天轴；通过天球的中心（即观察者的眼睛）与天轴相垂直的平面称为天球赤道面；天球赤道面与天球的交线是个大园，称为天赤道。
通过天顶和天极的大园称为子午圈。
可以在上述这些极和圈（面）的基础上定义几种天球坐标系，以便研究天体在天球上的位置和它们的运动规律。
最常用的有地平坐标系和赤道坐标系；后者根据原点的不同又可细分为时角坐标系和赤道坐标系。
下面着重介绍与设计太阳电池应用系统有关的地平坐标系和时角坐标系。
（2） 地平坐标系 以地平圈为基本圈，天顶为基本点，南点为原点的坐标系叫作地平坐标系，如图1-3所示。
通过天顶和太阳（或任一天体）X作一大圆，叫作地平经圈；地平经圈交地平圈于M点；从原点S沿地平圈顺时针方向计量，弧SM为地平经度，或方位角A；弧XM为地平纬度，或高度角h，向上为正，向下为负。
弧ZX称为天顶距，自Z起计量，用Z表示。
显然Z=90°-h。
由于天体有周日运动，所以天体的地平坐标随着时间在不断地变化着。
此外，天体的地平坐标还和观测者在地面上的位置有一定关系，即地平坐标随观测地点而异。
（3）时角坐标系 以天赤道为基本圈，北天极为基本点，天赤道和子午圈在南点附近的交点为原点的坐标系叫作时角坐标系或第一赤道坐标系，如图1-4所示。
通过北天极和太阳（或任一天体）X作一大圆，叫作时圈；时圈交天赤道于T点；从原点Q沿天赤道顺时针方向计量，弧QT为时角τ，τ以度、分、秒为单位来表示，也可以时、分、秒为单位来表示；弧XT叫作赤纬δ，δ以度、分、秒为单位来表示；从天赤道算起，向上为正，向下为负。
当天体作周日运动时，天体的赤纬δ不随周日运动而变化，但天体的时角τ却从0°均匀地增加到360°。
此外，在同一瞬间，在地理经度不同的观测地点观测同一天体的时角τ是不同的，即同一天体的时角τ随观测地点而异。
以上只是简要介绍了一点相关的天文背景知识。
如果要准确计算太阳高度角、方位角、日照时间等数据，还需要了解以上坐标系之间的转换关系，这又牵涉到时间系统，有兴趣的读者可以找点有关的天文方面的资料进行知识补充。
作者在本书附录A中提供了计算太阳高度角、方位角、日照时间等的实用程序，利用此实用程序，读者可以不需要十分了解相关的天文背景知识，也可以准确地计算太阳高度角、方位角、日照时间等数据。
1.3. 地球绕太阳的运行规律众所周知，地球每天绕着通过它本身南极和北极的“地轴”自西向东地自转一周。
每转一周（360°）为一昼夜，一昼夜又分为24小时，所以地球每小时自转15°。
地球除了自转外，还绕太阳循着偏心率很小的椭圆形轨道（黄道）上运行，称为“公转”，其周期为一年。
地球的自转轴与公转运行的轨道面（黄道面）的法线倾斜成23°27′的夹角，而且地球公转时其自转轴的方向始终不变，总是指向天球的北极。
因此，地球处于运行轨道的不同位置时，阳光投射到地球上的方向也就不同，形成地球四季的变化。
图1-5（a）表示地球绕太阳运行的四个典型季节日的地球公转的行程图，图1-5（b）表示对应于上述四个典型季节日地球受到太阳照射的情况。
假设观察者位于地球北半球中纬度地区，我们可以对太阳在天球上的周年视运动情况做如下描述。
每年的春分日（3月21日），太阳从赤道以南到达赤道（太阳的赤纬δ=0°），地球北半球的天文春季开始。
在周日视运动中，太阳出于正东而没于正西，白昼和黑夜等长。
太阳在正午的高度等于90°- φ（φ为观察者当地的地理纬度）。
春分过后，太阳的升落点逐日移向北方，白昼时间增长，黑夜时间缩短，正午时太阳的高度逐日增加。
夏至日（6月22日），太阳正午高度达到最大值90°- φ+23°27′，白昼最长，这时地球北半球天文夏季开始。
夏至过后，太阳正午高度逐日降低，同时白昼缩短，太阳的升落又趋向正东和正西。
秋分日（9月23日），太阳又从赤道以北到达赤道（太阳的赤纬δ=0°），地球北半球的天文秋季开始。
在周日视运动中，太阳又出于正东而没于正西，白昼和黑夜等长。
秋分过后，太阳的升落点逐日移向南方，白昼时间缩短，黑夜时间增长，正午时太阳的高度逐日减低。
冬至日（12月22日），太阳正午高度达到最小值90°- φ-23°27′，黑夜最长，这时地球北半球天文冬季开始。
冬至过后，太阳正午高度逐日升高，同时白昼增长，太阳的升落又趋向正东和正西，直到春分日（3月21日）太阳从赤道以南到达赤道。
1.4. 初略计算太阳高度角、方位角、日照时间（1）库珀（Cooper）方程太阳光线与地球赤道面的交角就是太阳的赤纬角，以δ表示。
在一年当中，太阳赤纬每天都在变化，但不超过±23°27′的范围。
夏天最大变化到夏至日的+23°27′；冬天最小变化到冬至日的-23°27′。
太阳赤纬随季节变化，按照库珀（Cooper）方程，由下式计算：⎥⎦⎤⎢⎣⎡+×=365284360sin 45.23n δ （1-1） 式中，n 为一年中之天数，如：在春分，n =81，则δ=0，自春分日起的第d 天的太阳赤纬为：)3652sin(45.23dπδ= （1-2）表1-1给出了各月每隔4日的太阳赤纬，这些数值在计算中十分有用。
（2）太阳角的计算如图1-6示，指向太阳的向量与天顶Z 的夹角定义为天顶角，用z θ表示；向量与地平面的夹角定义为太阳高度角，用h 表示；在地面上的投影线与南北方向线之间的夹角为太阳方位角，用γ表示。
太阳的时角用ω表示，它定义为：在正午时ω=0，每隔一小时增15°，上午为正，下午为负。
例如：上午11时，ω=+15°；上午8时，ω=15°×（12-8）=60°；下午1时，ω=-15°；下午3时，ω=-15°×3=-45°。