太阳能光热利用的基本原理是将太阳辐射能收集起来
太阳能光热发电站 术语
太阳能光热发电站术语
太阳能光热发电站是一种将太阳辐射转化为电能的新型发电方式。
发电站的基本原理是通过将太阳光照射到收集设备上，然后利用热交换设备将光能转化为热能，再利用热能驱动发电机，从而将热能转换为电能。
太阳能光热发电站可以分为塔式、槽式、碟式和菲涅尔式四种技术。
其中，塔式系统规模化利用，占地要求高，但热传递路程短、热损耗小、聚光比和温度较高；菲涅尔式发电系统的聚光倍数只有数十倍，加热的水蒸气质量不高，年发电效率仅能达到10%左右，但系统结构简单、建设和维护成本相对较低。
根据发电原理，光热发电适合大型化发展，更适合光照条件很好的地区；光伏发电装置简单，适合小型化发展和分散式利用。
太阳能光热转换技术
太阳能光热转换技术太阳能光热转换技术是一种利用太阳能将光能转化为热能的技术。
随着人们对可再生能源的需求不断增加，太阳能光热转换技术逐渐受到关注并得到广泛应用。
本文将从太阳能光热转换技术的原理、应用领域以及发展趋势等方面进行探讨。
### 原理太阳能光热转换技术利用太阳能光线中的光子，通过吸收、反射、传导等过程将光能转化为热能。
其主要原理是利用太阳能集热器将太阳辐射能转化为热能，然后通过传热介质将热能传递给热媒体，最终实现热能的利用。
太阳能光热转换技术可以分为集中式和分布式两种形式，集中式系统通过集热器将太阳能集中到一个点上，提高能量密度；分布式系统则将太阳能分散收集，适用于小规模应用。
### 应用领域太阳能光热转换技术在多个领域得到应用，其中包括：1. **太阳能热水器**：利用太阳能光热转换技术可以加热水，用于家庭生活、工业生产等领域，节能环保。
2. **太阳能空调**：利用太阳能光热转换技术可以驱动空调系统，实现空调制冷和供暖，降低能耗。
3. **太阳能发电**：太阳能光热转换技术也可以用于太阳能发电，通过光伏板将太阳能转化为电能，实现清洁能源的利用。
4. **工业生产**：在工业生产过程中，太阳能光热转换技术可以用于加热、干燥等工艺，提高生产效率。
### 发展趋势随着科技的不断进步和人们对可再生能源的重视，太阳能光热转换技术在未来有着广阔的发展前景：1. **技术创新**：随着材料科学、光学技术等领域的发展，太阳能光热转换技术将不断进行技术创新，提高能量转换效率。
2. **应用拓展**：太阳能光热转换技术将在更多领域得到应用，如工业制造、农业生产等，为各行业提供清洁能源解决方案。
3. **智能化发展**：太阳能光热转换技术将与智能控制技术相结合，实现系统的智能化运行和管理，提高系统的稳定性和可靠性。
4. **政策支持**：各国政府将加大对太阳能光热转换技术的支持力度，推动其在能源领域的广泛应用，促进清洁能源的发展。
太阳能利用工 (2)
太阳能利用工理论复习题一、选择题1．若按工质循环次数，循环热水器可分为一次循环热水器和（直流热水器）。
2．家用太阳热水器的基本类型不包括（）。
式热管真空管太阳热水器3．塑料袋式热水器的水箱容水量与下面哪个因素无关（）。
4．自然循环太阳热水系统具有的优点不包括（）。
5．太阳热水系统（或工程）基本上可分为自然循环系统、（闷晒式）和直流式循环系统三类。
6．国内目前销售量比较大的集热器不包括（）。
7．储水箱的种类很多，按加工外形可分为方形水箱、（圆柱形水箱）和球形水箱8．大型全天候太阳热水工程有的优点不包括（）。
9．太阳集热器的最佳布置方位是朝向（正南）。
10．太阳集热器采光面积与下列哪个因素无关（）。
11．太阳能收集装置，主要有（平板集热器）、真空管集热器和聚焦型集热器等3种。
12．构成太阳的主要成分是（氢）和氦。
13．太阳的密度，是（由表及里）的，外部小，内部大，由表及里逐渐增大。
14．平均来说，在地球大气外面正对着太阳的（1m2）的面积上，每分钟接受的太阳能量大约为1367w。
这是一个很重要的数字，叫做太阳常数。
15．太阳主要是以（辐射）的形式向宇宙传播它的热量和微粒。
16．从光球表面发射出来的光辐射，是以（电磁波）的形式传播光热。
17．从地面到10~12km以内的一层空气，叫（对流层）。
18．臭氧层的作用是将进入这里的绝大部分（紫外线）吸收掉。
19．（氧气）在大气中的含量约占21％，它主要吸收波长小于o.2μm的太阳辐射波段。
20．当太阳辐射以平行光束射向地球大气层时，要遇到空气分子、尘埃和云雾等质点的阻挡而产生（反射）作用。
21．大气的（云层和较大的尘埃）是太阳辐射能量减弱的一个重要的原因。
22．阴雨天（散射辐射）占总辐射的大部分。
23．利用太阳能，实际上是利用太阳的（能量）。
24．被大气吸收的太阳辐射能大约占到达地球范围内的太阳总辐射能量的（二十亿分之一）。
25．中国太阳能年辐射总量西部地区（高于）东部地区。
浅议太阳能的利用及特点
浅议太阳能的利用及特点作者：周琦来源：《城市建设理论研究》2013年第36期【摘要】：开发和利用太阳能，既是近期急需的能源补充，又是低碳、环保的要求。
将太阳能应用于建筑物，会获得很好的节能和环保效益。
本文分析了太阳能在人类生活中的开发利用潜力，探讨了太阳能光发电技术的特点和应用。
【关键词】：太阳能；太阳能发电；光化学转换；中图分类号：TK511 文献标识码：A1 太阳能简介及其利用现状1.1太阳能简介3000年前我们祖先就利用太阳能，能源就是能够向人类提供某种形式能量的自然资源，包括所有的燃料、流水、阳光、地热、风等，通过适当的转换手段可使其为人类生产和生活提供所需的能量。
例如煤和石油等化石能源燃烧时提供热能，流水和风力可以提供机械能，人类利用能源的历史，也就是人类认识和征服自然的历史。
中国是利用太阳能最早的国家《周礼》就有“夫燧”取火的故事，到近现代太阳能利用科技首先在欧美国家有了长足发展，特别是第一次中东能源战争后太阳能科技有较快发展，1992年在巴西“世界环境与发展大会”通过一系列重要文件，极大推动太阳能开发利用的发展。
我国在20世纪七十年代后对太阳能的利用科技的展开研究和开发，世界能源大会后制定《中国21世纪议程》提出相应的对策和措施，明确因地制宜开发和推广太阳能。
1.2分布状况太阳是一个发光发热的恒星因内部热聚变核反应向外界每秒发散了3.74×1026J能量。
其中有一部分传到地球，通常说太阳能就是太阳辐射到地面可开发利用的能量。
到地面的太阳辐射能约有8.1×1016W是当代全球能万倍，所以太阳能是取之不尽的新能源，是各种再生能源中最重要的基本能源。
其分布最广，也最容易获取，为人类发展提供一种“无穷无尽”的能源开发利用好可解决人类面临煤炭、石油的能源枯竭的问题。
太阳能本身具有的特点，（1）储量丰富（2）维持长久（3）分布广泛（4）维护方便（5）清洁无污染。
缺点有（1）能量分散性（2）能量不稳定（3）能量的间歇性，不连续。
光热储能原理
光热储能原理光热储能是一种将太阳能转化为热能并进行储存的技术，它利用光能转化为热能，并将热能储存起来，以供后续使用。
光热储能原理的基本过程是光能吸收、热能转化和储存三个环节。
光热储能系统通过太阳能收集器吸收太阳辐射，将光能转化为热能。
太阳能收集器通常由光学透镜、反射镜和吸热材料组成。
透镜和反射镜可将太阳辐射聚焦到吸热材料上，从而提高吸收效率。
吸热材料一般选择具有较高的吸热能力和良好的热导性的材料，如太阳能吸热板。
经过吸热材料吸收的热能会引起温度升高，进一步转化为热能。
在光热储能系统中，常用的热能转换方式有两种，一种是直接加热储存介质，另一种是通过工质的相变吸热来储存热能。
直接加热储存介质的方式将热能直接传递给储存介质，使其温度升高。
常用的储存介质有石油、水、盐等。
这些介质具有较高的比热容和热导率，能够有效地储存热能。
例如，通过将水加热至高温状态，然后将其储存在储罐中，以供后续使用。
另一种方式是通过工质的相变吸热来储存热能。
相变储热材料一般选择具有较高相变潜热的物质，如蓄热水泥、蓄热混凝土等。
这些材料在相变过程中能够吸收或释放大量的热量，从而实现热能的储存。
例如，将蓄热水泥加热至其相变温度，使其从固态转变为液态，从而吸收大量热量。
当需要释放热能时，只需将其冷却至固态，热能便会被释放出来。
储存的热能可用于供暖、热水供应、工业生产等领域。
光热储能系统可以根据需要进行设计，以满足不同需求。
例如，对于家庭用户，可以设计一个小型的光热储能系统，通过太阳能收集器将光能转化为热能，再将热能储存起来，以供家庭供暖或热水供应。
对于工业用户，可以设计一个大型的光热储能系统，以满足工业生产过程中的热能需求。
光热储能技术具有环保、可再生的特点，能够有效利用太阳能资源，减少对传统能源的依赖。
与传统能源相比，光热储能具有较高的能量转换效率和储存效率。
此外，光热储能系统还可以与其他能源系统相结合，如光伏发电系统、风力发电系统等，形成混合能源系统，进一步提高能源利用效率。
太阳能在生活中的发展与应用
太阳能在生活中的发展与应用工程1101 孟娇（2502110108）【摘要】本文以太阳能为研究对象对于太能的发展历史，太阳能的转换与利用，太阳能的特点及其利用方式，太阳能光热转换，太阳能电池，太阳能制氢等一系列关于太阳能在生活中的发展与应用给予简单的介绍和研究。
关键词：转换利用太阳能发电光热转换能量储存太阳能电池一．太阳能的发展背景与简介人类利用的常规能源有煤、石油、天然气等化石燃料，然而化石燃料的减少以及其所导致的环境问题日益明显，新能源在追求可持续发展的现代社会中的地位逐渐显现。
随着科学技术的发展，人们发现太阳不但一直间接地向人类提供生存和发展的能量，而且还是可能为人类长期地直接提供巨大能量的新能源。
太阳能，一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。
自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。
太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式。
太阳能发电是一种新型的可再生能源。
太阳能作为一种干净的可再生的新能源，越来越受到人们的亲睐，在人们生活、工作中有广泛的作用。
二．太阳能发电类型与优点及应用太阳能发电主要有两大类型，一种是利用太阳光发电，即太阳能光发电。
另一种是利用太阳热发电，即太阳能热发电。
太阳能光发电是将太阳能直接转变成电能的一种发电方式。
它包括光伏发电、光化学发电、光感应发电和光生物发电四种形式，在光化学发电中有电化学光伏电池、光电解电池和光催化电池。
太阳能热发电是先将太阳能转化为热能，再将热能转化成电能，它有两种转化方式。
一种是将太阳热能直接转化成电能，如半导体或金属材料的温差发电，真空器件中的热电子和热电离子发电，碱金属热电转换，以及磁流体发电等。
另一种方式是将太阳热能通过热机带动发电机发电，与常规热力发电类似，只不过其热能不是来自燃料，而是来自太阳能。
照射在地球上的太阳能非常巨大，大约四十分钟的持续照射，便足以供全球一年能量的消耗。
太阳能的利用方法
太阳能的利用方法太阳能作为一种清洁、无限可再生的能源，正逐渐成为解决能源危机和环境污染问题的重要途径。
通过合理的利用太阳能资源，不仅可以降低能源消耗和碳排放，还能减轻对化石能源的依赖。
本文将介绍太阳能的利用方法，包括太阳能热利用和太阳能光利用两个方面。
一、太阳能热利用太阳能热利用是指通过太阳能收集器将太阳辐射转化为热能，然后应用于热水供应、采暖、以及工业生产等领域。
太阳能热利用的方法有：1. 太阳能热水系统太阳能热水系统主要由太阳能集热器、热水储存装置和热水供应系统组成。
太阳能集热器通过吸收太阳辐射，将其转化为热能，并传递给储热装置。
热水储存装置可以储存由太阳能提供的热水，供应给家庭或机构使用。
这种系统在热水供应方面具有较高的效率和节能的优势。
2. 太阳能采暖系统太阳能采暖系统利用太阳能集热器将太阳辐射转化为热能，然后供应给室内供暖系统。
太阳能集热器可以安装在屋顶或阳台上，通过循环泵将热能传递至供暖设备中。
这种系统不仅可以提供温暖的室内环境，还可以减少对传统供暖设备的依赖，节约能源开支。
3. 太阳能工业利用太阳能在工业生产中的应用也越来越广泛。
例如，利用太阳能集热器对水或其他介质进行加热，用于生产过程中的加热、干燥和蒸发等工序。
太阳能工业利用不仅可以减少能源成本和碳排放，还可以提高工业生产的可持续性和环保性。
二、太阳能光利用太阳能光利用是指通过太阳能电池板将太阳辐射直接转化为电能，用于电力供应和光伏发电。
太阳能光利用的方法有：1. 光热发电光热发电是利用太阳能热利用技术将太阳能转化为热能，然后通过热机的工作流程将热能转化为电能。
具体的工作原理包括太阳能反射器、热媒介的加热、蒸汽发电、以及蒸汽冷凝和循环等步骤。
光热发电技术具有高效率、长寿命和环保等优点，是未来发电领域的重要方向。
2. 光伏发电光伏发电是利用太阳能电池板将太阳辐射直接转化为电能。
太阳能电池板通过电子的光生电效应实现太阳能到电能的转化。
能源科学技术：太阳能光伏发电技术必看题库知识点
能源科学技术：太阳能光伏发电技术必看题库知识点1、单选在太阳电池外电路接上负载后，负载中便有电流过，该电流称为太阳电池的（）。
A.短路电流B.开路电流C.工作电流D.最大电流正确答案：C2、填空题（江南博哥）（）是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。
正确答案：光热利用3、填空题太阳能灯具是一个直流低压（）v独立发电系统，符合国家安全用电标准（）V。
正确答案：12v/24；364、单选当太阳高度角为30°时，由Lane经验公式求水平面上的太阳直射辐射度为（）A、0.9226kW/m2B、0.7726kW/m2C、1.0938kW/m2D、0.3863kW/m2正确答案：D5、填空题太阳能电池模板有（）、玻璃包装型、次直线型三种结构。
正确答案：超级直线型6、填空题按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为（）地区，按接受太阳能辐射量的大小，山东属于（）类地区，贵州属于（）类地区，拉萨属于（）类地区。
正确答案：五类；三；五；一7、填空题太阳能电池板是由（）和发电两部分组成。
正确答案：采光8、填空题箱式太阳灶的优点是（）；（）；（）。
正确答案：结构简单，没有跟踪装置，能够吸收直射和散射阳光9、填空题迁移前后电子动量不发生变化，垂直移动叫（）；而在跃迁前后动量变化时，所表示的结晶空穴振动能量的移出、移入、称为（）。
正确答案：直接跃迁；间接跃迁10、填空题在太阳能电池制造技术的开发中，作为主流的结晶系太阳能电池有（）和薄膜多晶太阳能电池等。
正确答案：容积系太阳能电池11、填空题单晶硅棒和PN结的制造技术等，与（）以及（）等半导体制造技术有较多共同部分，且历史悠久，实际业绩突出。
正确答案：IC；LSI12、单选在地球大气层之外，地球与太阳平均距离处，垂直于太阳光方向的单位面积上的辐射能基本上为一个常数。
这个辐射强度称为太阳常数，或称此辐射为大气质量为零（AM0）的辐射，其值为（）。
太阳能光热发电控制技术
主动冷却
通过强制对流、液体冷却 等方式将电池板温度降至 安全范围。
被动冷却
利用自然对流、辐射等散 热方式将电池板温度降至 安全范围。
温度补偿
根据温度变化对电池板输 出功率进行补偿，以保持 稳定的电力输出。
压力控制策略
压力保持
通过调节流体压力或气体 压力，保持太阳能光热发 电系统的稳定运行。
压力平衡
预测控制算法是一种基于模型预测的控制 算法，其通过预测模型对未来一段时间内 的系统行为进行预测，并优化性能指标来 获得最优的控制策略。在太阳能光热发电 系统中，预测控制算法可以应用于电力生 产环节，具有优化性能、鲁棒性高和适应 性广的特点。
05
太阳能光热发电控制系统的实现 与优化
控制系统的硬件实现
并上传至上级控制系统。
控制系统的软件实现
控制算法
采用PID、模糊控制、神经网络等控制算法，根据实时监测的数据 和预设的控制目标，计算出控制指令。
软件开发工具
使用如LabVIEW、CodeSys、MATLAB等软件开发工具，根据实际 需求开发出适合太阳能光热发电控制系统的应用软件。
软件架构
包括数据输入、数据处理、控制输出等模块，实现控制系统的数据采 集、处理和控制输出功能。
太阳能光热发电控制技术
汇报人： 日期:
• 太阳能光热发电技术概述 • 太阳能光热发电控制系统 • 太阳能光热发电控制策略 • 太阳能光热发电控制算法 • 太阳能光热发电控制系统的实现
与优化 • 太阳能光热发电控制技术的工程
述
太阳能光热发电的基本原理
太阳能光热发电原理
传感器设备
包括温度、压力、液位等传感器 ，用于监测太阳能光热发电系统 的运行状态，为控制系统提供实
《太阳能电池基础与应用》太阳能电池-第一章
课程大纲第一部分：基础知识第章引言第一章：引言第二章：半导体基础第三章：P-N结第四章：太阳能电池基础第二部分：传统太阳能电池第章能第五章：晶体硅太阳能电池第六章：高效III-V族化合物太阳能电池第七章：硅基薄膜太阳能电池第八章：高效薄膜太阳能电池（CIGS, CdTe）第三部分：新型太阳能电池第九章：有机太阳能电池第十章：染料敏化及钙钛矿太阳能电池第十一章：其它新型太阳能电池（量子点，中间带等）第十二章：多结太阳能电池主讲教师：（1-4 章：18学时）；82304569，xwzhang@张兴旺14章学时）xwzhang@semi ac cn尹志岗（5-7 章：14学时）；82304469，yzhg@游经碧（8-12章：22学时）；82304566，jyou@课程性质：专业选修课课程性质专业选修课课时：54课时考试类型：开卷成绩计算方式：期末考试（70%）+小组文献汇报（30%）成绩计算方式期末考试参考书目：1熊绍珍朱美芳：《太阳能电池基础与应用》科学出版社1. 熊绍珍，朱美芳：《太阳能电池基础与应用》，科学出版社，2009年2. 刘恩科，朱秉升，罗晋生：《半导体物理学》，电子工业出版社，2011年3. 白一鸣等编，《太阳电池物理基础》，机械工业出版社，2014年第一章引言太阳能的利用方式1.2太阳能资源及其分布31.114太阳电池工作原理31.3太阳电池发展历程1.4太阳电池应用与趋势31.51.6中国光伏发电的现状1973年，由于中东战争而引起的“石油禁运”，全世界发生了以石油为代表的能源危机，人类认识到常规能源的局限性、以石油为代表的“能源危机”，人类认识到常规能源的局限性有限性和不可再生性，认识到新能源对国家经济发展、社会稳定及安全的重要性。
与此同时，环境污染日益加剧、极端天气频繁出现，不断挑战着人类的忍受极限……1.1 太阳能资源：未来能源的主要形式太阳能核能地热能生物质能风能水势能清洁能源－－光伏发电太阳------物理参数太阳------地球生命之源！表度太阳------巨大的火球！表面温度：5760-6000K中心温度：1.5×107K日冕层温度：5×106K198930质量：1.989×10kg太阳每秒释放的能量：3.865×1026J，相当于132每秒燃烧1.32×1016吨标准煤的能量(世界能源消耗)3.0 ×1020joule/y=万分之一！3.0 ×1024joule/y万分之巨大潜力(照射到地面的太阳能)457亿年>50亿年我国的太阳能资源45.7亿年，>50亿年，取之不尽、用之不竭地表每年吸收太阳能17000亿吨标煤2007年一次能源26.5亿吨标煤解决能源危机特点能源取之不尽、无污染地球表面角度0.1%的太阳能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于目前世界上能耗的40倍资源丰富太阳环改善环境、保护气候无污染物废气噪音的污染特点能的境角无污染物、废气、噪音的污染1 MW并网光伏电站的年发电能力约为113万优点度并能kWh，可减排二氧化碳约191余吨相当于每年可节省标准煤约384余吨，减排粉尘约5.5吨，减排灰渣约114吨，减排二氧化硫约节能减排8.54吨。
太阳能集热 温度
太阳能集热温度太阳能集热是一种利用太阳辐射能源的环保技术，通过集热器将太阳辐射转化为热能，广泛应用于供暖、热水等领域。
温度是太阳能集热效果的重要指标之一，直接影响能源的转化效率。
本文将深度分析太阳能集热与温度之间的关系，探讨温度对太阳能集热系统性能的影响。
一、太阳能集热原理：太阳能集热利用太阳辐射的光热转换过程。
集热器通过吸收太阳辐射，将光能转化为热能，提高工作介质的温度。
太阳能集热系统一般包括集热器、传热系统和能量储存系统。
二、温度与集热效率的关系：光吸收效率：集热器表面的温度直接影响光吸收效率。
温度升高，集热器对太阳辐射的吸收效率通常会下降，因为高温下表面反射和散射会增加。
传热效率：集热器内部工作介质的温度对传热效率有显著影响。
随着温度升高，传热效率通常会提高，但过高的温度也可能导致传热介质的过热损失增加。
热损失：高温下，集热器表面与周围环境的热损失增加。
因此，在高温环境下，需采用绝热材料减少热损失，提高集热效率。
三、温度与工作介质的选择：工作介质的种类：温度直接影响工作介质的选择。
低温条件下，常用的工作介质包括水和空气；高温条件下，可能需要采用高温油或其他特殊工质。
相变材料的应用：在一些集热系统中，通过相变材料可以更好地应对温度变化。
相变材料在相变时吸收或释放大量热量，起到调节温度的作用。
四、太阳能集热系统的升温问题：集热系统过热：在高温天气或光照较强的条件下，集热系统可能会出现过热现象。
此时需要采取降温措施，如增加散热表面、调整流体循环速度等。
过高温度对设备的影响：高温可能对太阳能集热系统的各个部件产生不利影响，包括光热转换表面的损伤、传热系统的性能下降等。
因此，在设计中需要考虑系统的耐高温性能。
五、温度与季节、地域的关系：季节变化：季节变化直接影响太阳能集热系统的温度。
在冬季，太阳辐射较弱，温度较低，需要通过优化设计提高效率；夏季则需应对高温和高辐射。
地域差异：不同地域的气候条件也会对太阳能集热系统的性能产生影响。
太阳能的工作原理
太阳能的工作原理
太阳能是一种利用太阳的能量来产生电力或热能的技术。
它的工作原理基于光伏效应和热利用效应。
光伏效应是指当光线照射到半导体材料上时，光子能量会释放出电子。
太阳能电池板通常由硅等半导体材料制成，具有正负电荷分离的特性。
当太阳光照射到太阳能电池板上时，光子能量被吸收并激发电子，使其脱离原子束缚，形成自由电子。
这些自由电子会通过电场产生电流，并在电池板上产生电压，从而产生电能。
这种电能可以直接供给家庭、企业等电力使用，也可以储存于电池中以备不时之需。
热利用效应是指将太阳能转化为热能的过程。
太阳能热水器利用太阳能集热板吸收太阳辐射热能，将热能传输到储存容器中的水或工质中。
在集热板中，太阳光照射到吸热涂层上，被吸热涂层吸收并转化为热。
该热能通过导热管传输到储存容器中的水或工质中，提供热水或供热系统所需的热能。
太阳能的工作原理可以简单概括为将太阳光能转化为电能或热能。
这种利用可再生能源的方式，不仅减少对传统能源的依赖，还对环境造成的污染较小，因此太阳能在可持续发展和环保方面具有广泛的应用前景。
太阳能的利用
10
名 师 导 学
太阳能的利用
■ 钟淑平
目 前 ， 人 类 利用太阳能的 主要 途 径 大 致 可 分 为 光 热利用 、 太阳能 发 电 、 光 化 利用 和 光生 物 利用 等 四 种 . 本 文 就 前两 种 利用 作 一 介绍 . 一 、 光 热 利用 太阳能 是光 能 和内 能的 组 合 ， 太阳能中的 内 能 是通过 红 外 线 直 接 辐射 到 地 球 ， 光 能 是通 过光 子 传 播 到 地 球 . 光 热利用 是 将 太阳 辐射 能 收 集 起 来 ， 通过 与物 质 的 相 互 作 用 转换 成 内 能 加 以 利用 . 在 实 际 应用中 出 现的 新 产 品 早 已 琳琅 满 目. 太阳能 接收 式 冷 暖 系 统 的 建筑 物的 任何位 置都 会发 挥 功用 ， 但 为了 能 发 挥最 大 限 度 的功能 ， 必 须 选择 理 想 的 位 置 .
为 ： 硅 太阳能电 池 、 多 元 化 合 物 薄膜 太阳能电 池 、 聚 合 物 多 层修饰 电 极 型 太阳能电 池 、 纳 米 晶 太阳能电 池 四 大类 ， 其中 硅 太阳能电 池 是 目 前 发展 最 成 熟 的 ， 在应用中 居 主 导 地 位 . 目 前 ， 其应 用已 从 军 事 领 域 、航 天 领 域 进 入 工 业 、商 业 、农 业 、通 信 、家 用 电 器 以 及 公 用 设 施 等 部 门 ，尤 其 适合 在 边 远 地 区 、 高 山 、 沙 漠 、 海岛 和 农村 使用 . 电 池 行 业 是 21 世 纪 的 朝 阳 行 业 ， 发展 前 景 十 分广 阔 . 在电 池 行 业 中 ， 最 没 有 污染 、 市 场 空 间 最 大 的应 该 是 太阳能电 池 . 太阳能电 池 的 研 究与 开发 越 来 越 受 到 世界 各 国 的 广 泛 重 视 . （3 ） 家庭 化 的应用 太 阳 能 发 电 虽 受 昼 夜 、晴 雨 、季 节 的 影 响 ， 但 可 以 分 散 地 进行 ， 所以 它 适合 于 各 家 各 户 分 散 进行发 电 ， 而 且 要 连 接 到 供 电 网 络 上 . 太 阳 电 池已 逐 步成 为 家用电 器 的 “ 能源 心 脏 ”.
《太阳能电池基础与应用》太阳能电池-第一章
年可节省标准煤约384余吨，减排粉尘约5.5
吨，减排灰渣约114吨，减排二氧化硫约
8.54吨。
1.1 太阳能资源
世界化石燃料的不断消耗
发展可再生替代能源
2100年64％
太阳能在未来能源结构中占主导地位！
1.1 太阳能资源
世界太阳能资源分布
地球上太阳能资源的分 布与各地的纬度、海拔 高度、地理状况、气候 条件等密切相关。
多晶硅 47.7% 单晶硅 38.3% 非晶硅 5.1% 带硅 1.5% CdTe 6.4% CIGS等 1.0%
中国光伏发展报告
Where is PV？
1.5 太阳电池应用与趋势
太阳电池在太空的应用----飞船的翅膀
哈勃望远镜
两个长11.8米，宽2.3米，能提供2.4千瓦 功率的太阳电池帆板，两个与地面通讯用 的抛物面天线。镜筒的前部是光学部分， 后部是一个环形舱，在这个舱里面，望远 镜主镜的焦平面上安放着一组科学仪器； 太阳电池帆板和天线从筒的中间部分伸出。
1.5 太阳电池应用与趋势
光伏建筑一体化是国际发展主流方向
尚德光伏研发中心
1.5 太阳电池应用与趋势
德国，遮阳挡雨，14.2 kW
德国，光伏走廊10 kW
1.5 太阳电池应用与趋势
荷兰，装饰性光伏屋顶
意大利，外墙装饰，21 kW
1.5 太阳电池应用与趋势
（1）光电转换效率逐步提高、新概念太阳电池不断涌现
主讲教师：
张兴旺 （1-4 章：18学时）；82304569，xwzhang@ 尹志岗 （5-7 章：14学时）；82304469，yzhg@ 游经碧 （8-12章：22学时）；82304566，jyou@
课程性质：专业选修课 课时：54课时 考试类型：开卷 成绩计算方式：期末考试 （70%）+小组文献汇报 （30%）
太阳能电池
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
以光电效应工作的菁膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的式太阳能电池则还处于萌芽阶段。
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴由-电子对。
在p-n结电场的作用下，空穴由n 区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。
这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄式和非结晶系膜式(以下表示为a-)两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形。
按材料可分类硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机薄膜形，百化合物半导体薄膜形又分为非结晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP)、ⅡⅥ族(cds系)和磷化锌(Zn3P2)等。
插表列出了各类太阳能电池的分类和用途。
太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。
以光电效应工作的菁膜式太阳能电池为主流，而以光化学效应工作的式太阳能民池则还处于萌芽阶段。
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴由-电子对。
在p-n结电场的作用下，空穴由n区流向p区，电子由p区流向n区，接通电路后就形成电流。
这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
太阳能电池按结晶状态可分为结晶系薄式和非结晶系膜式(以下表示为a-)两大类，而前者又分为单结晶形和多结晶形。
按材料可分类硅薄膜形、化合物半导体薄膜形和有机薄膜形，百化合物半导体薄膜形又分为非结晶形(a-Si:H,a-Si:H:F,a-SixGel -x:H等)、ⅢV族(GaAs,InP)、ⅡⅥ族(cds系)和磷化锌(Zn3P2)等。
太阳能电池原理太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。
也是清洁能源，不产生任何的环境污染。
在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。
制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：硅基太阳能电池和薄膜电池，这里主要讲的硅基太阳能电池。
太阳能简介
太阳电池
太阳电池也称太阳能电池，是能有效吸收太阳光辐 射能并使之转换成电能的半导体电子器件，一般都 由n型半导体和p型半导体构成。当阳光辐照到半导 体表面时，材料吸光产生自由正电荷（空穴）和负 电荷（电子），在 p-n 结附近产生电子-空穴对，并 将其分离到材料的不同区域，形成电动势。已经商 品化的有单晶硅、多晶硅和非晶硅太阳电池。目前 主要应用于电子手表、计算器等，正在逐渐进入功 率较大的太阳能电源市场 已经实用或正重点研究的化合物有GaAs晶体, InP晶 体, CuInSe薄膜, CdTe薄膜等。它们的禁带宽度在96 ~ 155 kJ· -1 之间 ，是制作太阳电池的优选材料。 mol 其中GaAs禁带宽度138 kJ· -1，理论效率近30%， mol 但材料昂贵，只限于高效 电池、空间电池。为了提 高电池效率，利用它良好耐高温性能，专门设计了 汇聚阳光强度几倍至几百倍条件下工作的聚光太阳 电池，效率可达15-18%。将GaAs叠在 GaSb上的叠 层聚光太阳电池效率可达35.8%。 在太阳电池的基础上发展了太阳能发电系统称为光 伏发电系统，属可再生能源发电系统。它们最初作 为人造卫星和宇宙飞船的电源，20世纪70年代以后 逐渐应用于地面系统，如农村和偏远地区的供电系 统、微波中继站、电话和电视卫星地面站和地震台 站等。
太阳能利用的广阔前景
太阳辐射能的直接利用，基本上从近期来说，利用太阳能供热和采暖是具有现实意义的； 而从有四种方式，下面分别加以简单的介绍. 1 太阳能的光—热转换 这是目前技术最为成熟、成本最为低廉、因而应用最为广泛的形式.其基本原理是将太 阳辐射能收集起来，利用温室效应来加热物体而获得热能. 地膜、大棚、温室等.目前使用 得例如较多的太阳能收集装置有两种：一种是平板型集热器，例如太阳能热水器、太阳能 干燥器、太阳能蒸馏器以及箱式太阳灶等；另一种是聚焦型集热器，例如太阳能开水器、 太阳能理疗器以及反射式太阳灶、高温太阳炉等. 2 太阳能的光—电转换 太阳能的大规模利用，主要是用于发电.太阳能发电有两种方式，一种是光—热—电转 换方式，另一种是光—电直接转换方式. 2．1光—热—电转换方式：就是利用太阳辐射产生的热能发电，一般是由太阳能集热 器将所吸收的热能转换成工质的蒸气，再驱动汽轮机发电.前一个过程是光—热转换过程； 后一个过程是热—电转换过程，与普通的火力发电一样.太阳能热发电的缺点是效率很低而 成本很高，估计它的投资至少要比普通火电站贵5～10倍.一座1000MW的太阳能热电站需要 投资20～25亿美元，平均1kW的投资为2000～2500）美元.因此，目前只能小规模地应用于 特殊的场合，而大规模利用在经济上很不合算，还不能与普通的火电站或核电站相竞争. 2．2 光—电直接转换方式：其基本原理是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电 能.光—电转换的基本装置就是太阳电池.目前常用的是硅太阳电池，它的转换效率较高，一 般可达（10～15）％，少数可达20％.太阳电池使用简单，维护方便，甚至可以做到无人管 理，例如在人造地球卫星上；此外，它的输出功率范围较宽，可从几毫瓦直至若干千瓦.它 适用于电子仪表、光电信号器件、无人中继站、高山气象站、输油输气管道的阴极保护等 许多方面，尤其可以分散地在边远地区、高山、沙漠、海岛和农村使用，以节省造价很贵 的输电线路.但是在目前阶段，它的成本还很高，发出1kW电需要投资上万美元，因此大规 模使用仍然受到经济上的限制. 但是，从长远来看，随着太阳电池制造技术的改进以及新的光—电转换装置的发明， 它仍将是利用太阳辐射能比较切实可行的方法，可为人类未来大规模地利用太阳能开辟广 阔的前景.为了不受昼夜、季节和天气条件等因素的影响，同时又能高效率地连续供电，利 用太阳能空间电站是一个富有科学创造性的发展计划.它的主要设想是在地球同步卫星轨道 的空间站上建立面积达10平方公里的太阳电池板，将收集到的太阳辐射能转换成电能，利 用微波发生器把电能转换成微波，发射回地球，由地面站的巨大天线阵列加以接收，再把 微波转换成电能.美国原来计划在20世纪内发射几座太阳能空间电站，单座功率高达 1×104MW.如能试验成功，则太阳辐射能势必可以大规模地加以利用，成为未来世界的主
太阳能利用的原理及方式
太阳能（solar energy），是指太阳的热辐射能（参见热能传播的三种方式:辐射），主要表现就是常说的太阳光线。
在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。
1、光热利用
它的基本原来是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。
目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等3种。
通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用（＜200℃）、中温利用（200～800℃）和高温利用（＞800℃）。
目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。
2、太阳能发电
未来太阳能的大规模利用是用来发电。
利用太阳能发电的方式有多种。
目前已实用的主要有以下两种。
光—热—电转换。
即利用太阳辐射所产生的热能发电。
一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。
前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。
光—电转换。
其基本原理是利用光生伏打效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。
3、光化利用
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。
目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。
绿色建筑定义
绿色建筑定义绿色建筑是指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源（节能、节地、节水、节材）、保护环境和减少污染，为人们提供健康、适用和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑。
（摘自《绿色建筑评价标准》GB 50378）。
节能节能就是尽可能地减少能源消耗量，生产出与原来同样数量、同样质量的产品；或者是以原来同样数量的能源消耗量，生产出比原来数量更多或数量相等质量更好的产品。
除此之外，利用可再生的新能源也可减少资源的浪费。
能源分类(一)按来源分类：1.来自地球外部天体的能源，主要是太阳能，除直接辐射外，并为风能.水能.生物能和矿物能源等的产生提供基础。
人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。
如各种植物的光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮藏。
煤炭石油天然气等化石能源也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。
实质是由古代生物固定下来的太阳能。
此外，水能风能波浪能海流能等也是有太阳能转换而来的。
2.地球本身蕴藏的能量。
原子核能，地热能等3.地球和其他天体共同作用产生的能量，潮汐能。
温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。
(二)按能源的基本形态分类：一次能源和二次能源。
一次能源是指自然界中以天然形式存在的且没有经过加工或转换的能量资源，包括可再生的水力资源和不可再生的煤炭石油天然气资源，其中包括水石油和天然气在内的三种能源是一次能源的核心，成为全球能源的基础；除此之外，太阳能风能地热能海洋能生物能以及核能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内。
二次能源指有一次能源直接或间接转换成其他种类的能量资源，如电力煤气汽油柴油焦炭洁净煤激光和沼气等能源都属于二次能源。
(三)按能源性质分类：燃料型能源（煤炭，石油，天然气，泥炭，木材）和非燃料型能源（水能，风能，地热能，海洋能）。
(四)按能否造成污染分类：污染型（煤炭，石油等）和清洁型（水力，电力，风能，核能）建筑节能技术途径1.减少能源总需求量建筑规划与设计维护结构提高终端用户用能效率提高总的能源利用效率2.利用新能源新能源通常指非常规的可再生能源，包括太阳能，地热能，风能，生物质能等一、我国太阳能资源状况与分布太阳能资源特点太阳能是自然界可供人类利用的一种巨大资源。
太阳能光热利用考核试卷
C.集热器温度过高
D.环境温度升高
8.太阳能光热利用的主要应用领域是（）
A.发电
B.热水供应
C.空调制冷
D.加热烘干
9.以下哪种情况会影响太阳能热水系统的使用效果？（）
A.气候变化
B.集热器面积
C.储热水箱容量
D.系统设计
10.太阳能热水系统中的储热水箱主要作用是（）
A.储存热量
B.储存冷水
A.防止过热
B.防止冻裂
C.防雷击
D.防止倾覆
16.以下哪些因素会影响太阳能集热器在寒冷地区的使用效果？（）
A.集热器抗冻性能
B.储热水箱保温效果
C.环境温度
D.集热器材料
17.以下哪些是太阳能光热系统维护的内容？（）
A.清洗集热器
B.检查管道连接
C.检查储热水箱
D.更换控制器
18.以下哪些行业可能从太阳能光热技术中受益？（）
C.光化学效应
D.热对流
2.以下哪种材料在太阳能光热转换中应用最广泛？（）
A.硅
B.铜铝复合板
C.不锈钢
D.碳纤维
3.太阳能集热器按照工作温度分为（）
A.低温集热器、中温集热器、高温集热器
B.低温集热器、高温集热器
C.中温集热器、高温集热器
D.低温集热器、中温集热器
4.以下哪项是太阳能热水系统的优点？（）
A.铝
B.铜
C.钛
D.镍
20.以下哪个设备用于收集和传递太阳能热量？（）
A.蓄热水箱
B.控制器
C.集热器
D.泵
请在此处结束，以下为空白答题区域：
考生姓名：答题日期：得分：判卷人：
选择题”开始，提供上述20个单项选择题的答案（ABCD形式），之后以此类推，提供多选题、填空题、判断题、主观题的答案或标准答案。
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太阳能光热利用的基本原理是将太阳辐射能收集起来，将光能转换成热能加以利用，目前主要应用在太阳能热水器和光热发电两大领域。
中国太阳能光热产业发轫于20世纪80年代，由于当时能源紧张局面的出现，各大专院校和科研院所开始了太阳能光热利用的研究工作。
随着国家“863”计划的实施，一批科研成果迅速转化成生产力，全面推动了我国太阳能光热利用的产业化进程。
目前，我国已成为世界上最大的太阳能光热应用市场，也是世界上最大的太阳能集热器制造中心。
到2009年我国集热器累计推广总面积约1.45亿平方米，占世界总量的76%左右；年产量达4000多万平方米，接近世界总产量的60%。
2009年我国太阳能热水器总销售额约578.5亿元，同比增长34.5%。
太阳能光热技术不仅在民用领域，还在造纸、饮料、机械、纺织、食品、养殖等工农业生产方面得到广泛应用。
我国太阳能光热产业之所以能快速发展并跃居世界第一，关键因素是掌握了核心技术。
我国太阳能光热产业自有技术占95%以上，在太阳能集热、高温发电集成系统、采暖制冷、海水淡化、建筑节能、设备检测等方面，拥有国际领先的技术。
太阳能光热发电是太阳能光热技术应用的一个新领域，在光热利用产业中后来居上，发展势头十分迅猛。
“十一五”期间，国家对光热发电技术研发的投资力度不断加大。
从2006年到2010年，仅科技部投入光热发电的经费就超过4750万元，重点技术领域取得了突破性进展。
随着中高温太阳能热水器的开发以及太阳能与建筑一体化技术的日益完善，太阳能热水器的应用领域不再局限于提供热水，正逐步向取暖、制冷、烘干和工业应用方向拓展，市场潜力巨大。
“十二五”发展规划中，首次明确提出将在未来5年内，政府直接投资4
万亿元用于新能源、节能环保技术等9大行业的发展。
作为同时横跨“新能源”和“节能环保”两大产业的太阳能光热，已然成为各级政府和产业政策中的焦点。
中投顾问发布的《2010-2015年中国太阳能光热产业投资分析及前景预测报告》共八章。
首先介绍了太阳能热利用的概念、利用方式、发展现状，然后详细介绍了太阳能热水器、太阳能光热发电、太阳能建筑、太阳能空调、太阳能灶、太阳能海水淡化、太阳能干燥技术的发展。
随后，报告分析了太阳能光热产业重点企业的运营状况。
最后，报告对太阳能热利用产业的前景趋势做出了科学的预测。
您若想对太阳能光热产业有个系统的了解或者想投资太阳能光热相关产业，本报告是您不可或缺的重要工具。