太阳能导论PPT简略总结.doc

1、世界能源形式紧迫，是世界10大焦点问题（能源、水、食物、环境、贫穷、恐怖主义和战争、疾病、教育、民主和人口）之首。 2、全球人口2006年是65亿，能源需求折合成装机是14.5TW，每日能耗220(106 BOE ；到2050年全世界人口大概要达到100亿，按照每人每年GDP增长1.6%, GDP单位能耗按照每年减少1％，则能源需求装机将是大约30-60TW，届时主要要靠可再生能源来解决。 3、可是，世界上潜在水能资源4.6TW，经济可开采资源只有0.9TW；风能实际可开发资源2-4TW；生物质能3TW（加起来总共8TW）。只有太阳能是唯一能够保证人类未来需求的能量来源，其潜在资源120000TW，实际可开采资源高达600TW。（核能的争议很大，是裂变还是聚变还没有定论，即Nuclear Fusion? Nuclear Fission?） 注：TW＝ 109kW，来源：美国能源部Office of Science报告.2005.4. 时间 可再生能源 太阳能光伏发电 2030年 30% 10% 2040年 50% 20% 21世纪末 80% 60% 连续的电磁辐射光谱 ,光谱分布由普朗克辐射定律决定：物体吸收热量后辐射总能量增加，而且辐射峰值向短波移动， 太阳辐射光谱中90%是波长位于100nm-3000nm，大部分属于可见光（390-760nm）范 围，可见光0.4-4ev，红外线低于0.4ev，而紫外线高于4ev 太阳辐射能量中约有10亿分之一可以进入大气层上界，其中30%被大气层反射回太空，23%被大气层吸收，仅有47%的能量能够到达地球表面，其功率约为8.2×1010MW（这一功率相当于45万个长江三峡水电站的功率）。 太阳光辐射一般包括直接辐射和间接辐射，辐射强度因所处纬度、季节、天气及一天中时间的不同而异 散射辐射的原因包括瑞利散射和大气中分子的散射，及大气层中悬浮颗粒和灰尘引起的散射。散射太阳光的光谱成分不同于直射太阳光的光谱成分。散射辐射光中含有更丰富的短波光，或“蓝”波长的光。 在大气层之外，垂直于太阳光方向单位面积上辐射强度称为太阳常数 ，取值为1353W/m2。大气对地球表面接收太阳光的影响程度被定义为大气质量（air mass）。在太阳光入射角与地面成夹角θ时，大气质量为AM=1/cosθ。 大气质量为零时的辐射，表示为AM0（Air Mass 0）。AM0约为1.36kW/m2。太阳在正上方且恰好处于赤道面上海拔为零时，太阳垂直入射光可表示为AM1，晴朗的天气AM1为1000W/m2； 当太阳偏离正上方48℃和60℃时，大气质量分别为AM1.5和AM2，气质分别为844 W/m2和750 W/m2。一般采用AM1.5表示地球表面太阳关的平均辐射强度。 地球每天接收的太阳能，相当于整个世界一年所消耗的总能量的200倍。太阳每秒发出的能量就大约相当于500万吨标准煤完全燃烧时所释放出的全部热量。 太阳能电池的发展 1839年 19岁的法国贝克勒尔做物理实验时，发现在导电液中的两种金属电极用光照射时，电流会加强，从而发现了 “光生伏打效应”； 1893年? 法国科学家贝克勒尔发现“光生伏特效应”，即“光伏效应”。 1930年?? 肖特基提出Cu2O势垒的“光伏效应”理论。同年，朗格首次提出用“光伏效应”制造“太阳电池”，使太阳能变成电能。 1941年???奥尔在硅上发现光伏效应。 1954年???恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室，首次制成了实用的单晶太阳能电池，效率为6%。 同年，韦克尔首次发现了砷化镓有光伏效应，并在玻璃上沉积硫化镉薄膜，制成了第一块薄膜太阳能电池。 1958年??? 太阳能电池首次在空间应用，装备美国先锋1号卫星电源。 1959年?? 第一个多晶硅太阳能电池问世，效率达5%。 1975年?? 非晶硅太阳能电池问世。 1980年 单晶硅太阳能电池效率达20%，砷化镓电池达22.5%，多晶硅电池达14.5%，硫化镉电池达9.15%。 1998年??? 单晶硅光伏电池效率达25%。荷兰政府提出“荷兰百万个太阳光伏屋顶计划”，到2020年完成。 自50年代研制成第一块实用的硅太阳能电池、60年代太阳能电池进入空间应用、70年代进入了地面应用，太阳能光电技术已历经了半个世纪。发展到今天，世界太阳能电池组件的年产量达200MW以上。 普遍性，安全性，资源丰富，无污染性 太阳能缺点为： 1）太阳能受气候、天气、昼夜甚至时间的影响较大。在太阳能资源贫乏地区不易推广太阳能利用。 2）太阳能发电为直流电，在转变交流电时候会产生能量损失，而且要增加其他配套装置。这些因素都导致太阳能发电成本增加。 3）由于太阳电池发电密