我國太陽能利用技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景(參考版)
2025-07-30 15:00本頁面
【正文】 隨著化石能源的減少, 太陽能利用的比例將大幅度提高。太陽能也必將由此在世界能源的未結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換中擔(dān)綱重任, 成為理想的替代能源。③利用的清凈性和經(jīng)濟(jì)性 太陽能的開發(fā)利用幾乎不產(chǎn)生任何污染。因此太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能、地?zé)崮艿瓤稍偕鷿崈裟茉吹拇笠?guī)模利用就顯得尤為重要, 這其中又以太陽能利用的優(yōu)勢最為明顯,它具有以下幾個特點:①儲量的“無限性” 相對于常規(guī)能源和其它可再生能源的有限性,太陽能具有儲量的“無限性”，取之不盡,用之不竭。同時化石能源的利用產(chǎn)生的大量有毒有害物質(zhì),將導(dǎo)致環(huán)境污染、溫室效應(yīng),嚴(yán)重危害地表環(huán)境。由于空間太陽能電站不受天氣、氣候條件的制約,其發(fā)展顯示出美好的前景,是人類大規(guī)模利用太陽能的另一條有效途徑[13]。隨著太陽能制氫技術(shù)的發(fā)展,用氫能取代碳?xì)浠_物能源將是本世紀(jì)的一個重要發(fā)展趨勢。 太陽能光電制氫產(chǎn)業(yè)將得到大力發(fā)展隨著光電化學(xué)及光伏技術(shù)和各種半導(dǎo)體電極試驗的發(fā)展,使得太陽能制氫成為氫能產(chǎn)業(yè)的最佳選擇。光伏技術(shù)的發(fā)展, 近期將以高效晶體硅電池為主, 然后逐步過渡到薄膜太陽能電池和各種新型太陽能光電池的發(fā)展。太陽能建筑不僅要求有高性能的太陽能部件,同時要求高效的功能材料和專用部件。而開發(fā)更為高效的相變材料將會成為未來提高太陽能熱利用效率研究的重要課題。相變貯能就是利用太陽能或低峰谷電能加熱相變物質(zhì),使其吸收能量發(fā)生相變(如從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)),把太陽能貯存起來。隨著越來越多的國家和有識之士的重視,太陽能的利用技術(shù)也有望在短期內(nèi)獲得較大進(jìn)展。3 太陽能開發(fā)利用技術(shù)未來發(fā)展趨勢隨著可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略在世界范圍內(nèi)的實施,太陽能的開發(fā)利用將被推到新的高度。這樣就需要薄膜電池工藝采取有效的限光措施以彌補硅片厚度減薄后所造成的光譜損失和快速的沉積技術(shù)。(b)晶硅疊層薄膜電池晶體硅薄膜電池之所以得到普遍的重視是由于它將晶體硅電池工藝優(yōu)點和薄膜電池的優(yōu)勢有機的結(jié)合起來,從單結(jié)疊層電池到多結(jié)疊層電池,電池的穩(wěn)定轉(zhuǎn)化效率會明顯增加。而穩(wěn)定性不高的問題, 則主要是由于光致衰退而引起,即S W 效率,近年來投人了大量的精力來研究光致衰退的問題, 光衰退隨著i 層厚度的增大而增大,這是因為在i 層產(chǎn)生的光生載流子復(fù)合因內(nèi)建電場強度的減小而增大,對i 層內(nèi)建電場分布的計算,可看出隨i 層厚度的減小,最低電場強度增大, 因此, 解決穩(wěn)定性不高的問題則主要集中在 i 層材料性能的改善上, 而解決這些問題的一個較好的途徑就是制備疊層太陽能電池, 疊層太陽電池是使用對應(yīng)于不同太陽光譜部分的不同光伏材料膜層來制作的。要提高轉(zhuǎn)化效率, 就需要改進(jìn)并探索窗口材料及其它各層材料,如:納米硅復(fù)合薄膜。在民用方面, 由于柔性襯底的非晶硅電池具有極好的柔韌性, 可卷曲性,這使它不但易于貯存和運輸, 而且為電池的安裝,特別是與建筑物及供電系統(tǒng)的一體化設(shè)計方面提供了方便的條件,具有廣闊的應(yīng)用前景。由于柔性襯底的非晶硅電池具有高比功率, 輕便, 柔韌性強等優(yōu)點, 所以在光伏建筑一體化, 特別是在城市遙感用平流層氣球平臺,軍用微小衛(wèi)星,空間航天器等應(yīng)用中極具優(yōu)勢。(a) 非晶硅太陽能電池非晶硅是一種很好的太陽能電池材料, 成熟的非晶硅太陽電池具有較高的穩(wěn)定性, 效率已達(dá)到8%。目前, 太陽能光伏發(fā)電的研究重點在開發(fā)高效率、低成本新型太陽能電池方面。獨立運行的光伏發(fā)電系統(tǒng)需要有蓄電池作為儲能裝置, 主要用于無電網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)和人口分散地區(qū), 整個系統(tǒng)造價很高。晶硅薄膜電池的研究自 1987 年以來發(fā)展迅速,成為世界關(guān)注的新熱點[10]。在光伏產(chǎn)業(yè)方面,各國一直通過擴大規(guī)模、 提高自動化程度,改進(jìn)技術(shù)水平、 開拓市場等措施降低成本,并取得了巨大進(jìn)展。世界光伏組件生產(chǎn)最近10 年的平均年增長率為 22% , 最近 5 年的年平均增長率為35% , 2005 年已達(dá)到近 800MW。其中, 高性能太陽能主聚光器的研制和吸收器/推力室的高溫?zé)峤Y(jié)構(gòu)設(shè)計是太陽能熱推進(jìn)器(STP)發(fā)展過程中的關(guān)鍵技術(shù)。STP 與電推進(jìn)技術(shù)相比較,不需要電能轉(zhuǎn)換、管理分配系統(tǒng),從而使系統(tǒng)簡單可靠,能量利用率高；與核火箭發(fā)動機相比, STP使用豐富廉潔的太陽能, 不產(chǎn)生粒子污染,具有較高的比沖,范圍寬闊適中的推力,對同樣的星際探索任務(wù)；與化學(xué)能推進(jìn)型發(fā)動機相比, 其有效載荷質(zhì)量比提高1. 36~ 3. 4 倍,有顯著的質(zhì)量節(jié)省。 太陽能熱推進(jìn)太陽能推進(jìn)可分為太陽能電推進(jìn)( SEP)和太陽能熱推進(jìn)( STP) 兩大類。其工作原理為:在蒸發(fā)器吸熱后,其工質(zhì)的高溫低壓過熱氣體在壓縮機中經(jīng)過絕熱壓縮變?yōu)楦邷馗邏旱臍怏w,經(jīng)冷凝器定壓冷凝為低溫高壓的液體,放出工質(zhì)的氣化熱,與冷凝水進(jìn)行熱交換, 使冷凝水被加熱為熱水, 供用戶使用。此系統(tǒng)主要以提高引射流壓力來提高噴射器性能,它綜合了機械壓縮式制冷循環(huán)和蒸汽噴射式制冷循環(huán)的優(yōu)點, 具有較高的熱經(jīng)濟(jì)性,其COP 比傳統(tǒng)的噴射制冷高50%[7]。噴射式制冷系統(tǒng)簡單,但制冷系數(shù)較低,因而出現(xiàn)了用電能輔助提高噴射器的引射壓力以提高系統(tǒng)性能的趨勢。這些使冷管型太陽能制冷系統(tǒng)具有良好的實用性。冷管型太陽能制冷系統(tǒng)具有下述優(yōu)點:因吸附床直接吸收太陽能,減少了換熱的中間環(huán)節(jié),有利于提高制冷系統(tǒng)對太陽能的利用率；冷管殼體采用玻璃管, 易
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