太陽能是一種典型的可再生能源,目前看來,它也是一種取之不盡用之不竭的清潔型能源。太陽在地球上每照射一小時所產生的能量,就可以滿足全球整年的能源需求。與燃燒化石燃料這種佔地費時又污染的傳統能源不同,任何人都能購買和安裝太陽能組件並享受豐富的太陽能資源,使用太陽能還可顯著並長期節約用電成本。

圖1:太陽能電池板

目前人類利用太陽能主要有兩種類型,光電轉換和光熱轉換。

光電轉換是利用光伏板組件來實現的,這是一種暴露在陽光下便會產生直流電的發電裝置,由幾乎全部以半導體物料(例如硅)製成的固體光伏電池組成。簡單的光伏電池可為手錶以及計算機提供能源,較複雜的光伏系統可為房屋提供照明以及交通信號燈和監控系統,併入電網供電。光伏板組件可以製成不同形狀,而組件又可連接,因而產生更多電能。

光熱轉換是現代的太陽熱能科技將陽光聚合,並運用其能量產生熱水、蒸氣和電力。除了運用適當的科技來收集太陽能外,建築物表面如屋頂,窗戶等在加入合適的裝備後亦可利用太陽的光和熱能。

這兩種方式在目前看來應用特別廣泛,事實上開發新型材料以高效利用太陽能是目前國內外的研究熱點之一,這是因為雖然硅基太陽能電池的光電轉換效率很高,但是體積比較龐大也比較笨拙 ,所以開發輕薄型有機太陽能電池就應運而生。有機太陽能電池材料是目前最為廉價和最有發展潛力的太陽能電池材料,其優勢表現為:一方面,由於有機材料合成成本低,功能和結構易於改性,柔韌性及成膜性都較好;另一方面,由於有機太陽能電池加工過程相對簡單,可低溫操作,器件製作成本也隨之降低。除此之外,有機太陽能電池材料的潛在優勢還包括:可實現大面積製造、可使用柔性襯底、環境友好、輕便易攜等,有望應用在手錶、攜帶型計算器、玩具、柔性可捲曲系統等體系中為其提供電能。

圖2:有機太陽能電池

國內一直致力於開發高效率有機太陽能電池,也有了很多突破性成果。最近,上海交通大學的劉烽課題組所製備的四元混合有機太陽能電池器件效率已經超過18%(詳細解說:https://mp.weixin.qq.com/s/w5SVhg0AFJYAvsNh2Yt7NA,上海交通大學劉烽等人Nat. Commun.: 新紀錄,單層有機光伏電池效率突破18%),這一效率足以與硅基太陽能電池相媲美。與此同時,有機太陽能電池材料的穩定性也不斷增強,隨著時間的推移,相信會有更優異性能的該類電池材料出現,以用於實際的商業化生產之中。

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現在有光伏和光熱兩個行業,光熱比較成熟,利用一般體現在太陽能熱水器,提供建築生活熱水、養殖用水、污水凈化、工業預加熱等,利用太陽能熱水還可以做採暖用。

光伏轉化率比光熱低得多,但是可以直接發電,上可以入網,下可以自用(太陽能離網系統)。這個系統就可以解決應急用電、偏僻用電、持續用電等的需求。

然後現在講碳中和,對清潔能源的使用又推了一把。


現在有光伏和光熱兩個行業,光熱比較成熟,利用一般體現在太陽能熱水器,提供建築生活熱水、養殖用水、污水凈化、工業預加熱等,利用太陽能熱水還可以做採暖用。

光伏轉化率比光熱低得多,但是可以直接發電,上可以入網,下可以自用(太陽能離網系統)。這個系統就可以解決應急用電、偏僻用電、持續用電等的需求。

然後現在講碳中和,對清潔能源的使用又推了一把。


太陽不僅帶給人類溫暖,還能為人類提供能源。太陽能是一種環保、無污染、可再生的潔凈能源,被廣泛地應用於我們的生活中,比如太陽能熱水器、太陽能蓄電池以及太陽能應用於游泳池水體加熱等。

近期,太陽能應用有了新發展。據英國廣播公司報道,太陽能飛機陽光動力號在美國夏威夷起飛,經過三天飛行後降落在加州,成功飛躍東太平洋。陽光動力號的機身上共有1.7萬塊光伏電池,全部動力來自太陽能。這些電池在白天為飛機提供動力,同時在夜間為飛機引擎充電。本次飛行是陽光動力號飛機環繞地球飛行的最新一程,也是最危險的一程,因為途中缺乏緊急的降落地點。飛行員伯特朗德·皮卡特預測說,在50年後,電動飛機將「可運載50人之多」。

而在此之前,能源供應全部使用太陽能已成為現實。紐西蘭在南太平洋的屬地——托克勞羣島是世界上第一個實現能源供應全部來自太陽能的人類棲息地。在當地珊瑚礁沿岸裝設的最後一批太陽能電板已經啟用,而托克勞羣島總共裝設了4萬多片太陽能發電板,供應羣島上1500名居民所需。

發佈於 2019-10-22繼續瀏覽內容知乎發現更大的世界打開Chrome繼續張老拾張老拾

可以發電,可以取暖,可以使萬物生長


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