太陽能如何轉化 (一),太陽能轉換成熱能與電能

發佈日期: 2013 年 10 月 29 日 16:11 | 作者: | 分類: 綠能知識

太陽能是一種輻射能,具有即時性,必須即時轉換成其它形式能量才能利用和貯存。將太陽能轉換成不同形式的能量需要不同的能量轉換器:集熱器通過吸收面可以將太陽能轉換成熱能,利用光伏效應太陽電池可以將太陽能轉換成電能,通過光合作用植物可以將太陽能轉換成生物質能,等等。原則上,太陽能可以直接或間接轉換成任何形式的能量,但轉換次數越多,最終太陽能轉換的效率便越低。

太陽能-熱能轉換

黑色吸收面吸收太陽輻射,可以將太陽能轉換成熱能,其吸收性能好,但輻射熱損失大,所以黑色吸收面不是理想的太陽能吸收面。選擇性吸收面具有高的太陽吸收比和低的發射比,吸收太陽輻射的性能好,且輻射熱損失小,是比較理想的太陽能吸收面。這種吸收面由選擇性吸收材料製成,簡稱為選擇性塗層。它是在本世紀40年代提出的,1955年達到實用要求,70年代以後研製成許多新型選擇性塗層並進行批量生產和推廣應用,目前已研製成上百種選擇性塗層。

太陽能-電能轉換

電能是一種高品位能量,利用、傳輸和分配都比較方便。將太陽能轉換為電能是大規模利用太陽能的重要技術基礎,世界各國都十分重視,其轉換途徑很多,有光電直接轉換,有光熱電間接轉換等。這裡重點介紹光電直接轉換器件--太陽電池。

世界上,1941年出現有關矽太陽電池報導,1954年研製成效率達6%的單晶矽太陽電池,1958年太陽電池應用于衛星供電。在70年代以前,由於太陽電池效率低,售價昂貴,主要應用在空間。70年代以後,對太陽電池材料、結構和工藝進行了廣泛研究,在提高效率和降低成本方面取得較大進展,地面應用規模逐漸擴大,但從大規模利用太陽能而言,與常規發電相比,成本仍然大高。

目前,世界上太陽電池的實驗室效率最高水準為:單晶矽電池24%(4cm2),多晶矽電池18.6%(4cm2),InGaP/GaAs雙結電池30.28%(AM1),非晶矽電池14.5%(初始)、12.8(穩定),碲化鎘電池15.8%,矽帶電池14.6%,二氧化鈦有機納米電池10.96%。

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