关于太阳能？50分
人类利用太阳能有着悠久的历史。早在2000年前的战国时期，中国就知道用钢制四面镜聚焦阳光点燃。利用太阳能烘干农副产品。随着现代的发展，太阳能的利用日益广泛，包括太阳能的光热利用、太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用。太阳能的利用方式有两种:被动式利用(光热转换)和光电转换。太阳能发电是一种新的可再生能源利用方式。
太阳能电池通过光电转换将阳光中所含的能量转化为电能，太阳能热水器利用阳光的热量加热水，热水用来发电，太阳能用来淡化海水。目前，太阳能的利用还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但太阳能电池已经应用于为人造卫星提供能源。
英文简介
太阳能(也称为太阳能)是我们的太阳发出的太阳辐射。几个世纪以来，太阳能已经被用于许多传统技术中，并且在没有其他电力供应的地方，如偏远地区和太空中，已经得到广泛使用。
太阳能目前用于许多应用中:
供暖(热水、建筑供暖、烹饪)
发电(光伏、热机)
交通(太阳能汽车)
海水淡化。
原则
太阳能是太阳内部持续的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367kw/m2。地球赤道的周长是40000km，因此可以计算出地球获得的能量可以达到173000 tw。海平面标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某点24小时年平均辐射强度为0.20kw/m2，相当于102000 tw的能量。人类依靠这些能源生存，包括所有其他形式的可再生能源(地热能源除外)。虽然太阳能资源总量相当于人类目前使用能量的1万倍以上，但太阳能的能量。太阳能的这些特点将限制其在整个综合能源系统中的作用。
太阳向地球大气层辐射的能量虽然只有其总辐射能量的22亿倍(约3.75×1026W)，但却高达173000 tw，这意味着太阳每秒向地球辐射的能量相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能、生物质能和部分潮汐能都来自太阳；甚至地球上的化石燃料(如煤、石油、天然气等。)基本上都是自古以来储存的太阳能，所以广义的太阳能涵盖的范围非常大，而狭义的太阳能仅限于太阳辐射能直接转化为光热、光电和光化学能量。
太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，可以免费使用，不需要运输，对环境没有任何污染。它为人类创造了一种新的生活形态，使社会和人类进入了一个节能减排的时代。
分类
太阳能光伏
光伏板组件是一种在阳光照射下产生直流电的发电装置，由几乎全部由半导体材料(如硅)制成的薄型固体光伏电池组成。因为没有运动部件，所以可以长时间运转，没有任何损耗。简单的光伏电池可以为手表和电脑提供能源，而更复杂的光伏系统可以照亮房屋并为电网供电。光伏板模块可以做成不同的形状，模块连接起来可以产生更多的电。近年来，光伏板被用于屋顶和建筑表面，甚至被用作窗户、天窗或屏蔽装置的一部分。这些光伏设施通常被称为附在建筑物上的光伏系统。
太阳热能
现代太阳热能技术聚集阳光，利用其能量产生热水、蒸汽和电力。除了使用适当的技术收集太阳能，建筑物还可以通过在设计中添加适当的设备来利用太阳的光和热，例如巨型朝南窗户或使用可以吸收并缓慢释放太阳热量的建筑材料。
使用太阳能的历史
据记载，人类利用太阳能已经有3000多年了。利用太阳能作为一种能源和动力只有300多年的历史。真正把太阳能作为“近期急需的补充能源”和“未来能源结构的基础”，是最近的事情。20世纪70年代以来，太阳能技术突飞猛进，太阳能利用日新月异。现代太阳能利用的历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯发明世界上第一台太阳能发动机算起。本发明是一种利用太阳能加热空气使其膨胀做功并抽水的机器。1615 ~ 1900年期间，世界上发展了许多太阳能发电装置和一些其他太阳能装置。这些动力装置几乎都是通过聚光来收集太阳光，发动机功率都不大。工质主要是水蒸气，价格昂贵，实用价值不大。大部分都是太阳能爱好者亲自研发制造的。在20世纪100年期间，太阳能技术的发展历史大致可分为七个阶段。
第一阶段(1900-1920)
现阶段世界太阳能研究的重点仍是太阳能电站，但聚光方式多样化，使用平板集热器和低沸点工质。厂房逐渐扩大，最大输出功率达到73.64kW，实用目的明确，成本依然较高。典型安装如下:1901年，美国加州建成太阳能抽水装置，截锥聚光器，功率7.36kW；1902 -1908，美国建造了五套双循环太阳能发动机，采用平板集热器和低沸点工质；1913年，在埃及开罗南部建造了由五面抛物面槽镜组成的太阳能水泵，每面长62.5m，宽4m，总采光面积1250m2。
第二阶段(1920-1945)
在过去的20年中，太阳能研究一直处于低潮，参与研究和研究项目的人数大大减少。究其原因，与化石燃料的广泛开发利用和第二次世界大战的发生(1935-1945)有关，而太阳能又不能解决当时对能源的迫切需求，所以太阳能研究逐渐被忽视。
第三阶段(1945-1965)
在第二次世界大战结束后的20年里，一些有远见的人注意到石油和天然气资源正在迅速减少，呼吁人们重视这一问题，从而逐渐推动太阳能研究的恢复和发展，并建立太阳能学术组织，举行学术交流和展览，重新兴起太阳能研究的热潮。在这一阶段，太阳能研究取得了一些重大进展，值得注意的是:1945年，贝尔实验室研制出了实用的硅太阳能电池，为光伏发电的大规模应用奠定了基础；1955年，以色列的泰伯在第一届国际太阳热科学大会上提出了选择性涂层的基本理论，并研制出黑镍等实用的选择性涂层，为高效集热器的研制创造了条件。此外，这一阶段还有其他重要成就，值得注意的是:1952年，法国国家研究中心在比利牛斯山脉东部建造了一座50kW的太阳能炉。1960年，世界上第一个平板集热器氨水吸收式空调系统在美国佛罗里达州建成，制冷量为5冷吨。1961年，带应时窗的斯特林发动机问世。这一阶段加强了太阳能基础理论和材料的研究，太阳能选择性镀膜、硅太阳能电池等技术取得重大突破。平板集热器有了很大的发展，技术逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究取得了进展，建造了一批实验性太阳房。对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究
第四阶段(1965-1973)
现阶段，太阳能的研究工作停滞不前，主要是因为太阳能利用技术处于成长期，不成熟，且投资大，效果不理想，难以与常规能源竞争，因此没有得到公众、企业和政府的重视和支持。
第五阶段(1973-1980)
自从石油在世界能源结构中占据主导地位以来，它就成为影响经济、决定一个国家生存、发展和衰落的关键因素。5438+0973年6月中东战争爆发，石油输出国组织采取减产提价等措施支持中东人民的斗争，维护自身利益。因此，那些依赖从中东大量进口廉价石油的国家遭受了沉重的经济打击。于是，西方有人惊呼世界出现了“能源危机”(有人称之为“石油危机”)。这场“危机”客观上使人们认识到，必须彻底改变现有的能源结构，加快向未来能源结构的过渡。因此，许多国家，特别是工业化国家，重新加强了对太阳能和其他可再生能源技术发展的支持，世界上再次兴起了开发利用太阳能的热潮。从65438年到0973年，美国做了政府层面的太阳能发电计划，太阳能研究经费大幅增加，并成立了太阳能发展银行，推动太阳能产品的商业化。1974年，日本公布了政府制定的“阳光计划”，其中太阳能研发项目包括:太阳房、工业太阳能系统、太阳能热发电、太阳能电池生产系统、分散式和大型光伏发电系统等。为了实施这一计划，日本政府投入了大量的人力、物力和财力。20世纪70年代初世界上太阳能开发利用的热潮也对中国产生了很大影响。一些有远见的科技人员投身于太阳能事业，积极向政府有关部门建言献策，出版书籍杂志，介绍国际太阳能利用动态；在农村普及太阳能灶的应用，在城市发展太阳能热水器，在地面开始应用太阳能电池进行太空。1975年，“首届全国太阳能利用经验交流大会”在河南安阳召开，进一步推动了我国太阳能的发展。这次会议后，太阳能的研究和推广被列入我国政府的计划，并得到了专项资金和物质支持。一些大学和研究所相继成立了太阳能研究小组和实验室，一些地方也开始建立太阳能研究所。当时，中国出现了开发利用太阳能的热潮。这一时期，太阳能的开发利用正处于前所未有的大发展时期，具有以下特点:
各国加强了太阳能研究的规划，许多国家制定了短期和长期的日照计划。太阳能的开发利用成为政府行为，扶持力度大大加强。国际合作非常活跃，一些第三世界国家已经开始积极参与太阳能的开发和利用。
研究领域不断拓展，研究工作不断深入，取得了一批重大成果，如CPC、真空集热管、非晶硅太阳能电池、光解水制氢、太阳能热发电等。
各国制定的太阳能发展规划普遍存在要求过高、过急的问题，对实施过程中的困难估计不足。希望在短时间内替代矿物能源，实现太阳能的大规模利用。例如，美国曾计划在1985建造一座小型太阳能示范卫星电站，在1995建造一座500万千瓦的空间太阳能电站。事实上，这个计划后来有所调整，太空太阳能电站还没有发射。
太阳能热水器、太阳能光伏等产品开始商业化，太阳能产业初步建立，但规模较小，经济效益不理想。
第六阶段(1980-1992)
20世纪70年代兴起的太阳能开发利用热潮，80年代后不久开始退潮，逐渐进入低谷。世界上许多国家都削减了太阳能研究的经费，其中美国最为突出。造成这一现象的主要原因是:世界油价大幅下跌，而太阳能产品价格居高不下，缺乏竞争力；太阳能技术没有重大突破，没有达到提高效率、降低成本的目标，动摇了一部分人开发利用太阳能的信心；核能的迅速发展抑制了太阳能的发展。受80年代国际太阳能低谷的影响，我国太阳能的研究工作也有所削弱。甚至有人提出太阳能是未来能源，投资大，效果差，储能难，占地广，主张中国在国外研究成功后引进技术。虽然有少数人持这种观点，但这是非常有害的，对中国太阳能的发展有负面影响。在这一阶段，虽然太阳能开发和研究的经费大大减少，但研究工作并没有中断，一些项目取得了很大进展，并促使人们认真审视以前的计划和目标，调整研究工作的重点，努力以较少的投入取得更大的成果。
第七阶段(1992至今)
由于矿物能源的大量燃烧，造成了全球性的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成了威胁。在此背景下，联合国于1992年在巴西召开了世界环境与发展大会，会议通过了《里约热内卢环境与发展宣言》、《21世纪议程》、《联合国气候变化框架公约》等一系列重要文件，将环境与发展纳入统一框架，确立了可持续发展的模式。这次会议后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将太阳能的利用与环境保护结合起来，使太阳能的利用走出低谷，并逐渐得到加强。世界环境与发展大会后，中国政府高度重视环境与发展，提出了10项对策措施，明确要“因地制宜发展和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”，制定了《中国21世纪议程》，进一步明确了太阳能的重点发展项目。1995年，国家计委、国家科委、国家经贸委制定了《新能源和可再生能源发展纲要》(1996- 2010)，明确提出了196-2010年我国新能源和可再生能源的发展目标、任务和相应的对策措施。这些文件的制定和实施对进一步推动我国太阳能产业发展起到了重要作用。1996年，联合国在津巴布韦召开了“世界太阳能峰会”。会后发表了《太阳能与可持续发展哈拉雷宣言》。会上讨论了10 (1996- 2005)《世界太阳能行动计划》、《国际太阳能公约》、《世界太阳能战略计划》等重要文件。这次会议进一步表明了联合国和世界其他国家发展太阳能的坚定决心，并要求全世界共同行动起来，广泛利用太阳能。1992以后，世界太阳能利用进入发展期，其特点是:太阳能利用与世界可持续发展和环境保护紧密结合，全世界共同努力实现世界太阳能发展战略；太阳能发展目标明确，重点突出，措施得力，有利于克服过去忽冷忽热、过热的弊端，保障太阳能长远发展；在加大太阳能研究开发的同时，注重科技成果向生产力的转化，发展太阳能产业，加快商业化进程，扩大太阳能利用领域和规模，逐步提高经济效益；太阳能领域的国际合作空前活跃，规模扩大，效果明显。从上面的回顾可以看出，在本世纪的100年间，太阳能的发展道路并不平坦。一般每次涨潮后都会有一次低潮，低潮的时间大概是45年左右。太阳能利用的发展过程与煤炭、石油、核能完全不同，人们对它的理解也不一样，多次重复，发展时间长。一方面说明太阳能的开发和实现大规模利用在短时间内难度较大；另一方面也说明太阳能的利用也受到矿产能源供应、政治和战争的影响，发展道路曲折。尽管如此，总的来说，20世纪太阳能科技的进步仍然大于以往任何一个世纪。
优点和缺点
优点:？
(1)普适性:阳光普照大地，无论陆地还是海洋，无论山脉还是岛屿，都可以直接开发利用，无需开采运输。？
(2)无害:太阳能的开发利用不会污染环境，是最清洁的能源之一，在环境污染日益严重的今天，这一点极其宝贵。？
(3)巨大:每年到达地球表面的太阳辐射能量约相当于130万亿吨标准煤，是当今世界可开发的最大能源。？
(4)长期:按照目前太阳产生核能的速度，氢的储存量足够维持几十亿年，地球的寿命大约是几十亿年。从这个意义上说，可以说太阳的能量是取之不尽的。？
缺点:？
(1)色散:虽然到达地球表面的太阳辐射总量很大，但能流密度很低。平均而言，在北回归线附近，夏季天气晴朗时，太阳辐射的辐照度在中午最高，为1m？该地区接收的平均太阳能约为1000 w；如果全年昼夜平均，只有200W W左右，冬季只有一半左右，阴天只有1/5左右，所以能流密度很低。因此，在利用太阳能时，为了得到一定的转换功率，往往需要一套面积相当大的收集转换设备，成本较高。？
(2)不稳定:由于昼夜、季节、地理纬度、海拔等自然条件的限制，以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，到达某一地面的太阳辐照度既有间歇性，又极不稳定，增加了太阳能大规模应用的难度。为了使太阳能成为持续稳定的能源，最终成为可以与常规能源相抗衡的替代能源，需要解决储能问题，即尽可能地将晴天的太阳辐射能量储存起来，以备夜间或雨天使用，但目前储能也是太阳能利用的薄弱环节之一。？
(3)效率低，成本高:目前太阳能利用的发展水平理论上可行，技术上成熟。然而，一些太阳能利用装置由于效率低、成本高，在经济上无法与常规能源竞争。未来，太阳能利用的进一步发展主要受到经济的制约。？
太阳能利用中的经济问题:？
首先，世界上越来越多的国家意识到，可持续发展的社会应该在不危及后代未来的情况下满足社会的需求。因此，尽可能用清洁能源替代化石能源是能源建设应该遵循的原则。随着能源形式的变化，常规能源的储存量日益减少，其价格势必上涨，必须加大投资治理环境污染。
第二，中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国。煤炭占商品能源消费结构的76%左右，已成为我国大气污染的主要来源。大力发展新能源和可再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。能源问题是世界性的，向新能源过渡的时期迟早会到来。从长远来看，太阳能利用技术和装置的广泛应用必然会制约矿产能源价格的上涨。
中国的太阳能资源
在中国，西藏西部的太阳能资源最丰富，最高可达2333 KWh/ m2(日辐射6.4KWh/ m2)，居世界第二，仅次于撒哈拉沙漠。
根据各地接受的太阳辐射总量，全国可分为五类。
第一类是我国太阳能资源最丰富的地区，年太阳总辐射6680-8400 MJ/m2，相当于日辐射5.1-6.4KWh/m2。这些地区包括宁夏北部、甘肃北部、新疆东部、青海西部和西藏西部。在西藏西部最为丰富，最高为2333 KWh/ m2(日辐射量6.4KWh/ m2)，居世界第二，仅次于撒哈拉沙漠。
第二区我国太阳能资源丰富，年太阳总辐射5850-6680 MJ/m2，相当于日辐射4.5-5.1KWh/m2。这些地区包括河北西北部、山西北部、内蒙古南部、宁夏南部、甘肃中部、青海东部、西藏东南部和新疆南部。
三类地区在我国属于中等规模的太阳能资源地区，年太阳总辐射为5000-5850 MJ/m2，相当于日辐射3.8-4.5KWh/m2。主要包括山东、河南、河北东南部、山西西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、江苏北部、安徽北部和台湾省西南部。
四类地区是我国太阳能资源贫乏的地区，年太阳总辐射4200-5000 MJ/m2，相当于日辐射3.2-3.8KWh/m2。这些地区包括湖南、湖北、广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、陕西南部、江苏北部、安徽南部、黑龙江和台湾省东北部。
这五个地区主要包括四川省和贵州省，它们是中国太阳能资源最少的地区。全年太阳总辐射为3350-4200 MJ/m2，相当于每天只有2.5-3.2KWh/m2的辐射。
太阳辐射数据可以从县级气象站获得，也可以从国家气象局获得。从气象局得到的数据是水平辐射数据，包括总水平辐射、直接水平辐射和散射水平辐射。
从全国来看，中国是一个太阳能资源丰富的国家。大部分地区年平均日辐射量在4千瓦时/平方米以上。日，西藏最高为7千瓦时/平方米。日。
太阳能发展之路
有许多方法可以利用太阳能:
1-太阳能热能的利用，如太阳能热水器，目前应用广泛。
2-太阳能发电是目前太阳能利用的重点研究领域，推广的主要障碍有:
(1)用于光电转换的硅光伏电池成本高，转换效率低，寿命短；
②用于储存电能的蓄电池成本高，使用寿命有限，污染环境。
国外采用电能联网的方式解决电能存储问题，不需要电池直接供电。效果很好，但是需要扩大规模，需要政府协调。硅光伏电池技术发展迅速。目前，太阳能发电主要用于一些难以获得其他电力资源的地区或地方。
太阳能热利用
总结:众所周知，目前人类广泛使用的木材、石油、煤炭、天然气等能源都是通过植物光合作用间接利用太阳能的。毫不夸张地说，太阳是目前人类唯一可以利用的能源，而且到目前为止，通过光合作用间接利用太阳能是最主要的方式，而直接利用太阳能真正进入人们的生活是在二十世纪前后。从间接利用太阳能到直接利用太阳能，是人类利用太阳能的一次质的飞跃。如果人类能够在直接利用太阳能方面取得重大突破，那么就像人类第一次学会钻木取火来区分人类和动物一样，太阳能将再次改写人类历史，人类文明的发展将进入一个全新的阶段。我们对此抱有很大的期望和信心！
目前人类对太阳能的直接利用还处于初级阶段，主要包括太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能温室和太阳能发电。
(1)太阳能收集器
太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道和水泵的其他部分。此外，在冬季，还需要热交换器、膨胀水箱和发电装置，以防电厂无法供电。太阳能集热器是太阳能热系统中接收太阳辐射并将热量传递给传热工质的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器，按照明方式可分为冷凝集热器和冷凝集热器两种。还有真空集热器:好的太阳能集热器要用20-30年。从1980左右开始，做出来的收集器应该是40-50年的保养，很少保养。
(2)太阳能热水系统
早期太阳能最广泛的应用是加热水，现在全世界有数百万个太阳能热水装置。太阳能热水系统的主要部件包括集热器、储水器和循环管道。此外，可能还有辅助能源装置(如电加热器等。)在没有阳光的时候供应，也可能有强制循环水的装置，以控制水位或连接到负载的电气部件和管道的温度。太阳能热水系统按循环方式可分为两种:(a)自然循环方式:这种类型的储水箱放置在集热器上方。水在集热器中受到太阳辐射加热，温度升高，导致集热器和储水箱中的水温不同，产生密度差，从而产生浮力。这种热虹吸现象促进了除水箱和收集器中水的自然流动。根据与密度差的关系，水流量与集热器的太阳能吸收量成正比。这种类型已被广泛使用，因为它不需要循环水，其维护非常简单。(b)强制循环:热水系统用水在集热器和储水箱之间循环。当集热器顶部水温比储水箱底部水温高几度时，控制装置就会启动水使其流动。进水口有止回阀，防止晚上水从集热器倒流，造成热量流失。这类热水系统的流量是可以知道的(因为来自水的流量是已知的)，所以很容易预测性能，也可以计算出一定时间内的供热水量。比如在相同的设计条件下，它比自然循环法有获得更高水温的优势，但因为必须用水，所以存在水电、维护(如漏水等)等问题。)和间歇控制装置，容易损坏水。因此，除了大型热水系统或需要高水温的场合，通常使用强制循环热水器。
(3)温室
在冬天使用太阳能来温暖房间已经在许多寒冷地区使用了很多年。由于寒冷地区冬季温度非常低，室内必须有取暖设备。如果你想节省大量的化石能源消耗，尽量应用太阳辐射热。大多数日光温室使用热水系统，有些也使用热风系统。日光温室系统由太阳能集热器、蓄热装置、辅助能源系统和室内温室风机系统组成。其过程是太阳辐射热传导，通过集热器中的工作流体储存热能，向室内供热。辅助热源可以安装在蓄热装置中、直接安装在房间中或者安装在蓄热装置和房间之间。当然，也可以直接将热能应用到没有双重蓄热的直热式温室设计中，或者直接利用太阳能进行热电或光电发电，在加热室内或者通过加热室内的加热装置作为温室使用。最常用的温室系统是太阳能热水装置，将热水引入蓄热装置(固态、液态或相变蓄热系统)，然后通过风机将室内或室外空气驱入这个蓄热装置吸热，再将这个热空气输送到室内；或者另一种液体流入蓄热装置吸收热量，当热的流体流入室内时，被加热的空气被风扇吹入室内，从而达到房间变暖的效果。
(4)太阳能发电
即太阳能直接转化为电能，电能储存在电容器中，需要时使用。
空间太阳能电源
第一块空间太阳能电池搭载在1958年发射的Vangtuard I上，采用体装式结构，单晶硅衬底，效率约为10%(28℃)。1970年代，人们改进了电池结构，采用了BSF、光刻和更好的抗反射膜，使电池的效率提高到14%。在20世纪70年代和80年代，全球陆地太阳能电池的产量大约每5.5年翻一番。但是空间太阳能电池在空间环境下的性能，比如抗辐射性能，已经有了很大的提高。由于20世纪80年代太阳能电池理论的快速发展，太阳能电池在地面和太空的性能都有了很大的提高。20世纪90年代，薄膜电池和ⅲ-ⅴ族电池的研发发展迅速，聚光阵列结构更加经济，空间太阳能电池市场竞争激烈。继续研究更高性能的太阳能电池主要有两种途径:聚光电池和多带隙电池。
4.1太阳能收集
太阳辐射的能流密度低，以便在利用太阳能时获得