【正文】 補了夜間保溫能力下降的不足，再加上提高了土地利用率及室內(nèi)作業(yè)方便，冬季也能進行果菜類生產(chǎn)等優(yōu)點，近年來這種溫室發(fā)展很快。 4．鞍 H型塑料日光溫室 由鞍山市園藝研究所設(shè)計的鋼筋或鋼管衍架無柱結(jié)構(gòu)的日光溫室。其結(jié)構(gòu)與尺寸如圖 1—93所示。由于鋼析架結(jié)構(gòu)，抗載荷設(shè)計能力為 30kg／ m2 5．塑料大棚 如圖 1—94所示 .—般為無柱鋼筋拱棚結(jié)構(gòu)(也有用竹皮、鋼管作拱棚骨架的 )，四周鋪塑料薄膜，無墻體圍護結(jié)構(gòu)，通常為南北向延長，采光均勻、充足，由于僅由塑料保溫，室內(nèi)氣溫只高出外界 2—3℃ ，因此，在北緯 40。以北地區(qū)僅早春以后及秋季使用。為加強保溫，常采用多層塑料覆蓋，大擁內(nèi)套小棚，晚間棚上蓋草簾。也可用簡易熱風(fēng)爐，或在土壤中設(shè)熱水管線、電熱線加熱。大棚跨度一般為 8—15m， 長度 20—50m。 大棚高度不宜太大，以滿足作業(yè)生長高度及操作即可。高度大雖通風(fēng)好，但保溫困難，受風(fēng)面積也大，使室溫上升緩慢。一般側(cè)面高度可在 1． 2一 1． 8m范圍內(nèi)。屋面坡度必須有利于采光及雨雪水下流。圓拱型大棚，圓半徑以小為宜；屋脊型以 27。一 29。為宜。多雪地方為除雪方便，可加大到 31。一 33。室內(nèi)通風(fēng)可開天窗、側(cè)窗與地窗。氣溫太高時，門也可打開通風(fēng)。 五、太陽能的其他利用 (一 )太陽能制冷與空調(diào) 在炎熱的夏天，房間的空調(diào)與食物的冷藏越來越受到人們的重視。在一年中，夏季的太陽輻射強度是最大的季節(jié)，而且一天中房間需要空調(diào)的時間與太陽輻射強弱基本協(xié)調(diào)一致。若能充分利用太陽能制冷，在技術(shù)上是很經(jīng)濟和理想的。 目前，由于太陽能制冷在技術(shù)上正處于研究發(fā)展階段，造價較高，所以還沒有象太陽能采暖那樣應(yīng)用廣泛，但已有一些應(yīng)用實例。太陽能制冷在原理上與一般電力或熱力制冷基本相同，也可分為壓縮式、噴射式和吸收式制冷三類。三類中，太陽能吸收式制冷可行 . 吸收式制冷的基本特點是利用兩種沸點不同的物質(zhì)組成二元混合物。其中沸點低的物質(zhì)作制冷劉；沸點高的物質(zhì)作吸收劑。常使用的二元溶液有氨水、溴化捏水溶液。其中氨與水作制冷劑；水與溴化錘作吸收劑。太陽能吸收式制冷系統(tǒng)按其可否連續(xù)運行，又可分為間歇式與連續(xù)式。 1．間歇式太陽能氨水吸收式制冷 其工作流程如下：見圖 l一 95，平飯集熱器 (發(fā)生器 )中裝有較濃的氨水，當(dāng)受；太陽照射吸熱后，氨水中的氨由于沸點低便首 先蒸發(fā)。隨著蒸發(fā)不斷進行，氨蒸汽壓力升高，集熱器中的氨水濃度愈來愈低，成為稀的氨水。氨蒸汽通過空氣冷卻器與水冷卻器冷凝為氨液。此時閥 A開啟，閥 B和 C關(guān)閉，使氨液經(jīng) A流人并貯存在蒸發(fā)器中，這就是白天接受太陽能獲得氨液的過程，叫再生過程。到夜間，集熱器將作 為散熱器使用，由于向環(huán)境散熱，器內(nèi)溫度、壓力下降。這時，關(guān)閉閥 A和 (打開閥 B， 蒸發(fā)器中的氨液壓力下降，織液汽化吸熱，使蒸發(fā)器內(nèi)溫度急劇下降，達到制冷的目的，這就是制冷過程。汽化的氛蒸汽經(jīng)閻 B流入集熱器下部并為稀氨水所吸收，成為濃的氨水溶液，即回復(fù)到再生過程前的狀態(tài)。這樣不斷循環(huán)，進行間歇制冷。 間歇式太陽能氨水吸收式制冷系統(tǒng)實驗所得的數(shù)據(jù)如表 1—18所示。以氨水作制冷吸收劑，由于氨與水的沸點相差不很大，制冷劑氨液中常含有水，使制冷劑不純，要降低制冷效率與單位溶液的制冷量；且加氨有泄漏，要污染環(huán)境，對人有害。但氨本身粘度低，潛熱大．導(dǎo)熱性能好、是良好的制冷劑．且價格便宜。 2．連續(xù)式太陽能水 ——演化鏗吸收式制冷 這種系統(tǒng)如圖 l一 96所示。集熱器吸收太陽能加熱其中的水，作為發(fā)生器中加熱水一溴化鏗溶液的熱源。發(fā)生器中溶液受熱后，由于水的沸點 (99． 4℃ )比演化鋰的沸點 (1265℃ )低得多，水首先變成水蒸汽而上升到冷凝器中，被冷卻后成為純水，進入蒸發(fā)器。然后由冷媒泵將蒸發(fā)器底部的水抽到上部從噴水口噴出，由于壓力降低而汽化，并吸收冷凍水的熱量使冷凍水冷卻，以供房間空調(diào)降溫用。汽化的水蒸汽再流入吸收器，被從發(fā)生器流回的濃溴化理水溶液噴淋所吸收， 成為稀的溴化鋰水溶液，再由溶液泵將其經(jīng)換熱器吸熱后送人發(fā)生器，就完成了一個制冷循環(huán)。即不斷利用太陽能轉(zhuǎn)變來的熱能，制取空調(diào)用的冷凍水。 表 間歇式太陽能藏水吸收式制冷實驗數(shù)據(jù) 由于溴化鋰的沸點極高，很難蒸發(fā)，放制冷劑水蒸汽很純，就能提高系統(tǒng)的制冷效率與單位溶液的制冷量；由于在常壓下水的飽和溫度較高，若制冷溫度為 5一10Y， 其相應(yīng)的飽和壓力為 8． 7一 12． 0hPa， 即達到99％左右的真空度，因此，系統(tǒng)須在高度真空狀態(tài)下工作，對結(jié)構(gòu)及運行都要求很高，甚是不便。而且制冷溫度不能再低，必須在 0℃ 以上。故這種制冷吸收劑溶液只能用于空調(diào)，不能用于冷凍。另外，這種溶液對金屬還有強烈的腐蝕性。 連續(xù)式太陽能吸收式制冷系統(tǒng)也可用氨水作制冷吸收劑。 [二 )太陽能水泵 缺電但有太陽能資源的偏僻干旱地區(qū)，利用太陽能水泵抽水是條可取的途徑。目前，在埃及、伊朗、尼日爾等國家已有近百臺太陽能水泵在運行 f； 我國也在研制與試驗中。 三、太陽電池 太陽電池主要用半導(dǎo)體材料制作?，F(xiàn)在使用的材料有硅 (Si)， 硫化鎘 (CdS)， 蹄化鎘 (CdTe)， 砷化鎵 (GaAs)和鍺 (Ge)等，其中以硅電池發(fā)展較為成熟，是目前使用最多的一種。 一、太陽能電池的基本原理 1．本征半導(dǎo)體與半導(dǎo)體的摻雜特性 半導(dǎo)體在沒有外界提供能量的作用下電子由于受原子力的束縛充滿在價帶 (見圖 l一 99a)， 而導(dǎo)帶不存在電子，這時， 半導(dǎo)體沒有導(dǎo)電性。如果有能 (如熱能 )的作用，使半導(dǎo)體溫度上升 (高于 0K)， 價帶的電子由于受熱能的激發(fā)躍至導(dǎo)帶，成為能導(dǎo)電的自由電子；同時，價帶中失去電子后的空穴，也是一種能導(dǎo)電的粒子。 2． PN結(jié)與光生電場 當(dāng)硅半導(dǎo)體在陽光照射下，由于能量大于禁帶寬度 (Bg)的光子的激發(fā)，產(chǎn)生大量的電子與空穴載流子，其數(shù)目將超過正常熱平衡載流子的數(shù)目、這些光生載流子與本征的載流子一樣，都處于雜亂無章的運動而不可能形成電流。當(dāng)兩塊 P與 N型半導(dǎo)體互相緊密接觸而形成 PN結(jié) (即兩塊半導(dǎo)體接觸的邊界處 )時，就能使自由載流子變成有規(guī)則的帶電運動而形成電流。 二、硅太陽電池的基本結(jié)構(gòu) 太陽電池都是由 P型與 N型半導(dǎo)體相接觸形成 PN結(jié)而成的。 P型區(qū)上的接點為正極， N型區(qū)上的接點為負極。硅太陽電他的基本結(jié)構(gòu)如圖 1一 102所示。在硅片底下加金屬底板而成下電極 (正極 )；在硅片上部設(shè)有柵格形線網(wǎng)．并用金屬連結(jié)形成上電極 (負極 )。柵線接觸是為了降低 N型區(qū)的串聯(lián)電阻。表面一層 N型硅片一般制成非常薄 (2—3um)， 使陽光照射時大多數(shù)入射光子都能到達 PN結(jié)處。為了減少陽光的反射損失，在硅片表面涂減反射材料。太陽電池的形狀可制成圓形、半圓形、長方形等形狀。 三、太陽能電池的伏安特姓和轉(zhuǎn)換效率 太陽電池在一定的光照下，所得到的端電壓和通過電路中負荷的工作電流的關(guān)系曲線，稱為太陽電池的伏安特性曲線。如圖 1—103所示的曲線 a； 曲線 b是末受光照時的太陽電池伏安特性曲線。兩條曲線在坐標(biāo)第四象限所包圍的區(qū)域就是太陽電他的輸出功率區(qū)域。 1．開路電壓 V— 當(dāng)太陽電他處于開路狀態(tài)時，由于電流 J＝ o， 這時的端電壓 V為開路電壓 V， 即： 4．影響電池轉(zhuǎn)換效率的因素有： (1)光損耗 它來自三個方面：一方面是入射光在太陽電池表面的反射損失 c硅的反射系數(shù)很高，約為 30％。如在硅片表面蒸鍍一層 SiOx或減反射膜，反射系數(shù)可降為 6％；第二方面是被半導(dǎo)體吸收的光能不能全部轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋Ｆ渲幸徊糠帜芰啃∮诮麕挾?L、 s的光子不能產(chǎn)生光生載流子而變?yōu)闊崮軗p耗掉。此部分約占太陽光譜的 12％一 20％，能量大于 E的那部分光子產(chǎn)生光生載流子后剩余的能量也變成熱能損耗掉。最后一方面是光譜中長波一例的小部分能量穿透電池片到達下電極并被吸收而損耗掉 c這些損失部屬量子損失。它取決于材料的禁帶寬度。 (2)復(fù)合損失 光生過剩載流子在移動過程中，有一部分在電池內(nèi)部或電池表面與多數(shù)載流子復(fù)合，因而這部分載流子就不能參與形成負荷電流。由于復(fù)合，過剩載流子：不能全部被收集，使收集效率 Vc下降。如果使 PN結(jié)盡量淺薄，寬度盡量小，可提高電池的收集效率。 (3)電壓因子損失 禁帶寬度量《與 gV“的能量差就是電壓因子損失。 (4)串、并聯(lián)電阻上的損失 太陽電池的串聯(lián)電阻可引起 10mV以上的壓降，大：大地影響光電轉(zhuǎn)換效率。并聯(lián)電阻會使電池的部分光生電流被漏掉，使電他的輸出功率減少。 四、影響太陽能電池性能的因素 負荷電阻 太陽電他的輸出電壓和電流都受負荷電阻的限制。負荷電阻越大，電流越小，電壓越大。若要使太陽電池的輸出功率最大及轉(zhuǎn)換效率最高，必須選擇最佳負荷。 2．太陽光強度 短路電流 Ix與光強成正比，而開路電壓 Ve與光強的對數(shù)成正比。 3．溫度 太陽電池對溫度相當(dāng)敏感。隨溫度升高，對硅電池來講，開路電壓下降 2—3mV。 開路電壓隨溫度上升呈線性下降。 太陽電池的連接方式： 太陽電他的連接方式除要影響電性能外，還要影響電池方陣的工作。太陽電池串聯(lián)時，其輸出電壓為全部單體電池電壓的總和；并聯(lián)時，電壓為并聯(lián)單體電池數(shù)的電壓平均值。串并聯(lián)太陽電池組合的伏安特性曲線如圖 l一 106所示。 2．地面用太陽電池陣列的設(shè)計 由于太陽電池方陣的輸出隨季節(jié)、晝夜、太陽高度和氣候等自然情況變化隨時都在變化，因此，對于所確定的負荷采用多大容量的太陽電池方陣及蓄電池組成電源為好，必須充分考慮使用場所的自然條件來決定。 (1)太陽電池方陣的輸出電壓 太陽電池方陣的輸出主要為蓄電池充電，故其輸出電壓 VF又叫浮動充電電壓，應(yīng)保證有穩(wěn)定的充電電流。因此， 式中 D——最長連陰雨天數(shù)； QL——負荷在一天內(nèi)的最大耗電量 (安 時 K——蓄電池允許釋放容量的修正系數(shù)； ——安全系數(shù)。 蓄電他可選用堿性或酸性蓄電池。堿性蓄電池常用的有錫鎳電池、鐵鎳電池；酸性蓄電池常用低放電鉛酸蓄電他。鍋鎳電池充放電效率高， 自放電小，可承受大電流充放電，也可用于長時間小的電流充電，適合于浮充狀態(tài)使用，且壽命長。從性能上講，它是目前較理想的配套蓄電池。主要問題是成本較高。其他類型蓄電池 . 4．太陽電池系統(tǒng)的應(yīng)用舉例 由于太陽電池成本高，除在宇航飛行器上應(yīng)用較多外，在地面上的應(yīng)用還很少，僅在太陽能資源比較豐富而缺電的偏遠地區(qū)有些應(yīng)用。但隨著太陽電池制造水平提高，成本下降，其應(yīng)用會愈來愈廣泛。 (1)航標(biāo)燈硅電池組 為確保港灣和河海航行安全的骯標(biāo)燈，多數(shù)無人管理，使用太 陽電池作電源很合適。 2)電牧欄硅太陽電池發(fā)電裝置 電牧欄為圍困放牧用。通過太陽電池提供脈沖電壓 與電流，防止牧畜走散和野獸入侵。 (3)太陽電池黑光燈 用于誘殺有害昆蟲，適用于農(nóng)田林區(qū)。寧波半導(dǎo)體材料廠研制的太陽電池黑光燈電壓為 12V， 最佳工作電流為 1． 5A， 最佳功率為 18w。 黑光燈耗電功率為 15W。 并配有 6GN—22堿性錦鎳蓄電池。 謝謝觀看 /歡迎下載 BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES. 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