太阳能可以干什么？

太阳能是一种典型的可再生能源，目前看来，它也是一种取之不尽用之不竭的清洁型能源。太阳在地球上每照射一小时所产生的能量，就可以满足全球整年的能源需求。与燃烧化石燃料这种占地费时又污染的传统能源不同，任何人都能购买和安装太阳能组件并享受丰富的太阳能资源，使用太阳能还可显著并长期节约用电成本。

图1：太阳能电池板

目前人类利用太阳能主要有两种类型，光电转换和光热转换。

光电转换是利用光伏板组件来实现的，这是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料（例如硅）制成的固体光伏电池组成。简单的光伏电池可为手表以及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明以及交通信号灯和监控系统，并入电网供电。光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，因而产生更多电能。

光热转换是现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物表面如屋顶，窗户等在加入合适的装备后亦可利用太阳的光和热能。

这两种方式在目前看来应用特别广泛，事实上开发新型材料以高效利用太阳能是目前国内外的研究热点之一，这是因为虽然硅基太阳能电池的光电转换效率很高，但是体积比较庞大也比较笨拙，所以开发轻薄型有机太阳能电池就应运而生。有机太阳能电池材料是目前最为廉价和最有发展潜力的太阳能电池材料，其优势表现为：一方面，由于有机材料合成成本低，功能和结构易于改性，柔韧性及成膜性都较好；另一方面，由于有机太阳能电池加工过程相对简单，可低温操作，器件制作成本也随之降低。除此之外，有机太阳能电池材料的潜在优势还包括：可实现大面积制造、可使用柔性衬底、环境友好、轻便易携等，有望应用在手表、携带型计算器、玩具、柔性可卷曲系统等体系中为其提供电能。

图2：有机太阳能电池

国内一直致力于开发高效率有机太阳能电池，也有了很多突破性成果。最近，上海交通大学的刘烽课题组所制备的四元混合有机太阳能电池器件效率已经超过18%（详细解说：https://mp.weixin.qq.com/s/w5SVhg0AFJYAvsNh2Yt7NA，上海交通大学刘烽等人Nat. Commun.: 新纪录，单层有机光伏电池效率突破18%），这一效率足以与硅基太阳能电池相媲美。与此同时，有机太阳能电池材料的稳定性也不断增强，随著时间的推移，相信会有更优异性能的该类电池材料出现，以用于实际的商业化生产之中。

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现在有光伏和光热两个行业，光热比较成熟，利用一般体现在太阳能热水器，提供建筑生活热水、养殖用水、污水净化、工业预加热等，利用太阳能热水还可以做采暖用。

光伏转化率比光热低得多，但是可以直接发电，上可以入网，下可以自用（太阳能离网系统）。这个系统就可以解决应急用电、偏僻用电、持续用电等的需求。

然后现在讲碳中和，对清洁能源的使用又推了一把。

太阳不仅带给人类温暖，还能为人类提供能源。太阳能是一种环保、无污染、可再生的洁净能源，被广泛地应用于我们的生活中，比如太阳能热水器、太阳能蓄电池以及太阳能应用于游泳池水体加热等。

近期，太阳能应用有了新发展。据英国广播公司报道，太阳能飞机阳光动力号在美国夏威夷起飞，经过三天飞行后降落在加州，成功飞跃东太平洋。阳光动力号的机身上共有1.7万块光伏电池，全部动力来自太阳能。这些电池在白天为飞机提供动力，同时在夜间为飞机引擎充电。本次飞行是阳光动力号飞机环绕地球飞行的最新一程，也是最危险的一程，因为途中缺乏紧急的降落地点。飞行员伯特朗德·皮卡特预测说，在50年后，电动飞机将「可运载50人之多」。

而在此之前，能源供应全部使用太阳能已成为现实。纽西兰在南太平洋的属地——托克劳群岛是世界上第一个实现能源供应全部来自太阳能的人类栖息地。在当地珊瑚礁沿岸装设的最后一批太阳能电板已经启用，而托克劳群岛总共装设了4万多片太阳能发电板，供应群岛上1500名居民所需。

发布于 2019-10-22继续浏览内容

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