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能源技术概论 论文 太阳能利用技术的研究进展及需解决的问题 摘要： 太阳能既是一次能源，又是可再生能源、清洁能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，作为一种新能源具有极大的优点。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。但是太阳能的利用目前还不是很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。本文主要针对太阳能利用技术的研究成果以及在利用过程的不足和存在的问题进行研究。 关键词： 太阳能 能源利用 成果 问题 正文： 太阳能，是指太阳的热辐射能，主要表现就是常说的太阳光线。自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。 太阳能是由太阳内部氢原子发生氢氦聚变释放出巨大核能而产生的，来自太阳的辐射能量。人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。 与原子核反应有关的能源正是核能。原子核的结构发生变化时能释放出大量的能量，称为原子核能，简称核能，俗称原子能。铀、钚、氘、氚、锂这些物质在发生原子核反应时释放出能量。目前核能最大的用途是发电。此外，还可以用作其它类型的动力源、热源等。 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球获得的太阳能量可达173,000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/㎡，相当于有102,000TW 的能量。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤，每秒照射到地球的能量则为499,400,00,000焦。 太阳能作为一种新能源有诸多优点： （1）普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，?无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，便于采集，且无须开采和运输。 （2）无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。 （3）巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。 （4）长久：根据太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。 地球上的太阳能如此丰富，太阳能对人类乃至其他生物的作用如此重要，有这么多优点，在传统能源日益减少的情况下，加大对太阳能资源的利用的研究力度还是十分紧迫的，现在对太阳能的利用也取得了很大成就和进展。 光热利用：它的基本原理是将太阳辐射能收集起来，通过与物质的相互作用转换成热能加以利用。目前使用最多的太阳能收集装置，主要有平板型集热器、真空管集热器、陶瓷太阳能集热器和聚焦集热器（槽式、碟式和塔式）等4种。通常根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用（200℃）、中温利用（200～800℃）和高温利用（800℃）。目 前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳能采暖（太阳房）、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。 发电利用：清立新能源未来太阳能的大规模利用是用来发电。利用太阳能发电的方式有多种。已实用的主要有以下两种。 1、光—热—电转换。即利用太阳辐射所产生的热能发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。这种方式简单易行，成本低廉回报大，适合在中国大面积推广。 2、光—电转换。其基本原理是利用光生伏特效应将太阳辐射能直接转换为电能，它的基本装置是太阳能电池。可惜这种发电方式效率只有10%，其成本大于寿命，没有任何经济价值。在制造太阳能电池的过程中，往往会产生二次污染。 太阳能发电主要依靠太阳能电池，现在的太阳能电池主要是硅基太阳能电池。当前，晶体硅材料（包括多晶硅和单晶硅）是最主要的光伏材料，其市场占有率在90%以上,而且在今后相当长的一段时期也依然是太阳能电池的主流材料。多晶硅的需求主要来自于半导体和太阳能电池。按纯度要求不同，分为电子级和太阳能级。其中，用于电子级多晶硅占55%左右，太阳能级多晶硅占45%，随着光伏产业的迅猛发展，太阳能电池对多晶硅需求量的增长速度高于半导体多晶硅的发展，