太陽能的多種轉(zhuǎn)換形式
發(fā)布時間：2023-10-18 點擊量：538
太陽能是一種輻射能，具有即時性，必須即時轉(zhuǎn)換成其它形式能量才能利用和貯存。將太陽能轉(zhuǎn)換成不同形式的能量需要不同的能量轉(zhuǎn)換器，集熱器通過吸收面可以將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，利用光伏效應太陽電池可以將太陽能轉(zhuǎn)換成電能，通過光合作用植物可以將太陽能轉(zhuǎn)換成生物質(zhì)能，等等。
太陽能-熱能轉(zhuǎn)換
玄色吸收面吸收太陽輻射，可以將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能，其吸收性能好，但輻射熱損失大，所以玄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(fā)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制成，簡稱為選擇性涂層。
我國自70年代開始研制選擇性涂層，取得了很多成果，并在太陽集熱器上廣泛使用，效果十分明顯。
太陽能-電能轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換為電能是大規(guī)模利用太陽能的重要技術(shù)基礎，世界各國都十分重視，其轉(zhuǎn)換途徑很多，有光電直接轉(zhuǎn)換，有光熱電間接轉(zhuǎn)換等。這里重點先容光電直接轉(zhuǎn)換器件--太陽電池。
70年代以后，對太陽電池材料、結(jié)構(gòu)和工藝進行了廣泛研究，在進步效率和降低本錢方面取得較大進展，地面應用規(guī)模逐漸擴大，但從大規(guī)模利用太陽能而言，與常規(guī)發(fā)電相比，本錢仍然大高。
太陽能-氫能轉(zhuǎn)換
氫能是一種高品位能源。太陽能可以通過分解水或其它途徑轉(zhuǎn)換成氫能，即太陽能制氫，其主要方法如下：
1、太陽能電解水制氫。電解水制氫是目前應用較廣且比較成熟的方法，效率較高（75％-85％），但耗電大，用常規(guī)電制氫，從能量利用而言得不償失。所以，只有當太陽能發(fā)電的本錢大幅度下降后，才能實現(xiàn)大規(guī)模電解水制氫。
2、太陽能熱分解水制氫。將水或水蒸汽加熱到3000K以上，水中的氫和氧便能分解。這種方法制氫效率高，但需要高倍聚光器才能獲得如此高的溫度，一般不采用這種方法制氫。
3、太陽能熱化學循環(huán)制氫。為了降低太陽能直接熱分解水制氫要求的高溫，發(fā)展了一種熱化學循環(huán)制氫方法，即在水中加進一種或幾種中間物，然后加熱到較低溫度，經(jīng)歷不同的反應階段，終極將水分解成氫和氧，而中間物不消耗，可循環(huán)使用。
4、太陽能光化學分解水制氫。這一制氫過程與上述熱化學循環(huán)制氫有相似之處，在水中添加某種光敏物質(zhì)作催化劑，增加對陽光中長波光能的吸收，利用光化學反應制氫。
5、太陽能光電化學電池分解水制氫。這一實驗結(jié)果引起世界各國科學家高度重視，以為是太陽能技術(shù)上的一次突破。但是，光電化學電池制氫效率很低，僅0．4％，只能吸收太陽光中的紫外光和近紫外光，且電極易受腐蝕，性能不穩(wěn)定，所以至今尚未達到實用要求。
6、太陽光絡合催化分解水制氫。從1972年以來，科學家發(fā)現(xiàn)三聯(lián)毗啶釘絡合物的激發(fā)態(tài)具有電子轉(zhuǎn)移能力，并從絡合催化電荷轉(zhuǎn)移反應，提出利用這一過程進行光解水制氫。這種絡合物是一種催化劑，它的作用是吸收光能、產(chǎn)生電荷分離、電荷轉(zhuǎn)移和集結(jié)，并通過一系列偶聯(lián)過程，終極使水分解為氫和氧。絡合催化分解水制氫尚不成熟，研究工作正在繼續(xù)進行。
7、生物光合作用制氫。40多年前發(fā)現(xiàn)綠藻在無氧條件下，經(jīng)太陽光照射可以放出氫氣；十多年前又發(fā)現(xiàn)，蘭綠藻等很多藻類在無氧環(huán)境中適應一段時間，在一定條件下都有光合放氫作用。目前，由于對光合作用和藻類放氫機理了解還不夠，藻類放氫的效率很低，要實現(xiàn)工程化產(chǎn)氫還有相當大的間隔。
太陽能-生物質(zhì)能轉(zhuǎn)換
通過植物的光合作用，太陽能把二氧化碳和水合成有機物（生物質(zhì)能）并放出氧氣。光合作用是地球上最大規(guī)模轉(zhuǎn)換太陽能的過程，現(xiàn)代人類所用燃料是遠古和當今光合作用固定的太陽能，目前，光合作用機理尚不完全清楚，能量轉(zhuǎn)換效率一般只有百分之幾，今后對其機理的研究具有重大的理論意義和實際意義。
太陽能-機械能轉(zhuǎn)換
20世紀初，俄國物理學家實驗證實光具有壓力。20年代，前蘇聯(lián)物理學家提出，利用在宇宙空間中巨大的太陽帆，在陽光的壓力作用下可推動宇宙飛船前進，將太陽能直接轉(zhuǎn)換成機械能?？茖W家估計，在未來10～20年內(nèi)，太陽帆設想可以實現(xiàn)。通常，太陽能轉(zhuǎn)換為機械能，需要通過中間過程進行間接轉(zhuǎn)換。
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