太陽能是一種清潔的可再生能源，是未來理想的能源之一。 目前，利用太陽的方法大致可分為兩類：一是利用光伏發(fā)電系統(tǒng)，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能；二是利用太陽能發(fā)電系統(tǒng)。 另一種是利用太陽能光熱轉(zhuǎn)換系統(tǒng)將光能轉(zhuǎn)換為熱能，然后直接利用熱能或利用熱能發(fā)電。
光伏發(fā)電的歷史可以追溯到1839年。法國學(xué)者發(fā)現(xiàn)光照射可以在半導(dǎo)體材料的不同位置產(chǎn)生電位差。 這種現(xiàn)象后來被稱為“光伏效應(yīng)”或光伏效應(yīng)。 1954年，美國學(xué)者首次在實(shí)驗室合成了單晶硅太陽能電池，從而開啟了太陽能光電轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用之門。 光電轉(zhuǎn)換的原理可以簡單概括為利用光照射太陽能電池，光在界面層被吸收。 具有足夠能量的光子可以激發(fā)P型硅和N型硅中共價鍵的電子，從而產(chǎn)生電子空穴對。 界面層附近的電子和空穴在復(fù)合前會因空間電荷的電場效應(yīng)而相互分離。
上世紀(jì)70年代至90年代，受中東動蕩影響，化石燃料產(chǎn)量下降，成本上升。 因此，世界許多國家都制定了激勵和支持計劃，大力發(fā)展光伏技術(shù)。 以20世紀(jì)90年代為例，德國于1990年提出“2000個光伏屋頂計劃”； 美國于1997年提出“克林頓總統(tǒng)百萬太陽能屋頂計劃”； 日本于1997年制定了“新陽光計劃”，提出生產(chǎn)43百Wp的光伏電池； 荷蘭于1998年提出“荷蘭百萬太陽能光伏屋頂計劃”。目前，太陽能電池板已經(jīng)進(jìn)入人們的日常生活。 小編的家鄉(xiāng)，祖國東北邊境的一個小鎮(zhèn)，兩年前也安裝了太陽能路燈。
然而，經(jīng)過幾十年的快速發(fā)展，太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展似乎遇到了技術(shù)瓶頸。 目前，單晶硅成本居高不下。 多晶硅的使用壽命明顯短于單晶硅。 轉(zhuǎn)換后的性價比似乎比單晶硅差。 其他如鈣鈦礦太陽能電池板尚未大規(guī)模進(jìn)入市場。 另外，光伏發(fā)電直接產(chǎn)生電能，而電能只能通過電容器或電池儲存，這無疑增加了光伏發(fā)電的成本。 另外太陽能利用，光伏發(fā)電產(chǎn)生的是直流電，不能直接并入國家電網(wǎng)發(fā)出的交流電。
這些問題導(dǎo)致近年來一些國家的政策向太陽能熱利用傾斜。 以我國為例，太陽能熱發(fā)電在“十三五”能源規(guī)劃和今年兩會期間都被重點(diǎn)提及。
太陽能光熱轉(zhuǎn)換主要包括兩類應(yīng)用。 一是直接利用太陽能產(chǎn)生的熱量。 該技術(shù)現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用。 太陽雨、四季木格等熱水器均采用了該技術(shù)。 另一種方式是太陽能熱發(fā)電。 與太陽能光伏發(fā)電相比，光熱發(fā)電的曝光率相對較低。 太陽能熱發(fā)電的原理可以簡單概括為利用太陽光照射太陽能選擇性吸收膜，將光能轉(zhuǎn)化為熱能，然后利用集熱器將膜產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化為水蒸氣，從而驅(qū)動太陽能發(fā)電。蒸汽輪機(jī)通過水蒸氣旋轉(zhuǎn)。 旋轉(zhuǎn)和切割磁力線會產(chǎn)生電力。
光熱發(fā)電有許多能量轉(zhuǎn)換步驟。 因此，雖然太陽能選擇性吸收膜的光熱轉(zhuǎn)換效率較高，但對于整個光熱發(fā)電系統(tǒng)來說，太陽能的轉(zhuǎn)換效率并不高。 此外，光熱發(fā)電還需要大型集熱裝置、蒸汽輪機(jī)等。不過，與光伏產(chǎn)業(yè)相比，光熱發(fā)電也有兩個明顯的優(yōu)勢：第一，太陽能光熱轉(zhuǎn)換膜的成本遠(yuǎn)低于光伏產(chǎn)業(yè)。單晶硅； 其次，光熱發(fā)電系統(tǒng)可以直接與現(xiàn)有的火力發(fā)電設(shè)施（均利用水蒸氣驅(qū)動蒸汽輪機(jī)）結(jié)合時，產(chǎn)生的電力是交流電，可以直接并入國家電網(wǎng)。
目前，在光伏發(fā)電遭遇技術(shù)瓶頸的情況下，光熱發(fā)電因其能夠更好地匹配現(xiàn)有產(chǎn)業(yè)而受到越來越多的關(guān)注。 然而，一旦光伏產(chǎn)業(yè)解決了其儲能和成本問題，就會迅速發(fā)展。 無論采用哪種方式物理資源網(wǎng)，我們都有理由相信太陽能利用，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，人類將越來越充分地利用1.5億公里之外的太陽能。
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