太阳能利用现状与趋势

地球上的化石能源主要有石油、煤、天然气和海底甲烷水合物，目前，人类使用的能源主要是化石能源.由于这些矿物燃料的大量消耗，已导致全球气候变暖，引起严重的生态环境问题，而且化石能源贮量有限，分布不均，有朝一日，必然枯竭.人类今后使用何种能源，这已成为摆在我们面前的问题.太阳能遍布地球，取之不尽，用之不竭，对环境无污染，这是人类未来能源的最佳选择.

1.太阳能电池

1.1太阳能电池将太阳能转化为电能，一直是人类美好的理想.1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一块单晶硅太阳能电池，从此，人类这一理想就逐渐转变为现实.太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，是由各种具有不同电子特性的半导体材料制成的平面器件，具有强大的内部电场.内部电场在太阳光的照射下，发生了电子和空穴的分离，电子和空穴分别向两个相反的方向移动，正、负电荷分别聚集而产生电动势rtl，即在太阳能电池的正面和背面之间产生电压，接通外电路后就能输出直流电流.例如以n半导体砷化掠和碳组成的电池（n。gaas[k2se—kzse《oh[c]就是一种典型的太阳能电池.近年来，太阳能电池得到飞速发展，20世纪80年代以来，发展为以硫化镐、砷化掠等新型半导体材料为基础的无机太阳能电池和以份普（又称都花普）、酞普及叶绿素等为基材的有机太阳能电池.太阳能电他的效率（即光能转化为电能的比例）也得到很大的提高，例如单晶硅太阳能电池的效率从最初的6.0％提高到24.7％；薄膜蹄化锦太阳能电他的效率为16.4％；在单晶硅片上、下表面分别沉积p型和n型非晶硅薄膜制成的hit型电池，效率已达21.0％.当今世界上光电转化效率最高的当属砷化掠多结太阳能电池，它在聚油船倍的阳光条件下，光电转化效率已高达35.0％，并向40.0％的高峰攀升.

现以硅电池为例介绍太阳能电池的制作：首先在硅片上制作一个平面州结，然后在硅片的正面和背面分别制作电极，为了增加对阳光的吸收，有时还在上表面制备一层减反射膜.为了对电能进行大功率输出，须将大量的单个太阳能电他用串联和并联的方式连接起来.为了保护太阳能电池，安装时还需用钢化玻璃将太阳能电池封装起来.封装起来的多个太阳能电池形成的太阳能电池方阵，就称太阳能电池板.太阳能电池的研究方兴未艾，目前研究工作主要集中于提高大阳能电他的光电转化效率，寻找新型材料和改进制作工艺及降低成本等方面.

1.2太阳能建筑1941年美国麻省理工学院就建立了第一批太阳能建筑并取得专利.澳大利亚悉尼市政府为了举办2000年奥运会，建筑了665套永久性太阳能住宅和500座太阳能活动房，供各国运动员下塌，并且在悉尼奥运村中的宴会厅和自助餐厅的屋顶上安装了太阳能电池，此举开创了“绿色奥运”的先河.此外在悉尼奥林匹克林荫大道上，排列着19座太阳能灯塔，灯塔上的太阳能电池，白天将阳光的光能转化为电能，贮存于蓄电池中；当暮色降临时，蓄电池中的电能自动释放，将路灯点亮.这项技术在航海灯塔上也已得到应用.

太阳能电池向建筑供电的形式非常灵活，既可安装太阳能电池屋顶，也可将房屋的墙壁做成太阳能幕墙，或将窗台做成太阳能窗沿.安装在美国纽约第四时代广场35—48层的太阳能幕墙为整栋大楼提供了1*5％的电力，而目前太阳能利用最常见的形式是将太阳能电池铺设在倾斜的屋顶上.世界上最大的太阳能屋顶位于德国hema，功率为1mw.