研究性学习报告_8

1、研究性学习报告研究性学习报告太阳能历史及应用组员:刘扬德符策竿李见波林和潘华城谭博文许润博张胜存王柏程范辉探究目的:了解太阳能的开始及现代运用报告结论:一. 太阳能的定义太阳能是太阳内部发生剧烈核聚变产生的能量,这种能量以辐射的方式散发到宇宙空间。二. 太阳能的发展太阳能一直是地球生物生长的重要来源，而人类对与太阳能的运用至今已有3000多年的历史了。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门?德?考克斯在世界上发明第一台太阳能驱动的发动几算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器，此后到1900年有许多以聚光产生热量蒸发水汽的动力装置。但由于这类机器成本昂贵，效率低

2、，是少部分人的爱好。1900-1920年太阳能装置有了一些改善，虽然还是用聚光方式产生能量但工质从水变成了一些沸点更低的物质。可是成本依然高昂，效率不高。19201945年由于太阳能的利用效率低和矿物燃料的大量开发使用，太阳能的发展进入低潮。19451965年一些有远见的人士已经注意到石油和天然气资源正在迅速减少，呼吁人们重视这一问题，从而逐渐推动了太阳能研究工作的恢复和开展，并且成立太阳能学术组织，举办学术交流和展览会，再次兴起太阳能研究热潮。在这一时期太阳能的发展和研究有了重大进展，1945年，美国贝尔实验室研制成实用型硅太 阳电池，为光伏发电大规模应用奠定了基础;1955年，以色列泰伯等

3、在第一次国际太阳热科学会议上提出选择性涂层的基础理论，并研制成实用的黑镍等选择性涂层，为高效集热器的发展创造了条件。此外，在这一阶段里还有其它一些重要成果，比较突出的有:1952年，法国国家研究中心在比利牛斯山东部建成一座功率为50kw的太阳炉。1960年，在美国佛罗里达建成世界上第一套用平板集热器供热的氨水吸收式空调系统，制冷能力为5冷吨。 19651973年太阳能的研究工作停滞不前，主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段，尚不成熟，并且投资大，效果不理想，难以与常规能源竞争，因而得不到公众、企业和政府的重视和支持。19731980年由于中东战争国际油价上涨, 从而使许多国家，尤其是工业发达国

4、家，重新加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持，在世界上再次兴起了开发利用太阳能热潮。19801992年由于石油价格回落，而太阳能产品价格居高不下，缺乏竞争力;太阳能技术没有重大突破，提高效率和降低成本的目标没有实现，以致动摇了一些人开发利用太阳能的信心;核电发展较快，对太阳能的发展起到了一定的抑制作用。但研究工作并未中断，有的项目还进展较大，而且促使人们认真地去审视以往的计划和制定的目标，调整研究工作重点，争取以较少的投入取得较大的成果。1992年至今由于大量燃烧矿物燃料，造成了全球性的环境污染和生态破坏，对人类的生存和发展构成威胁。1992年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”，会

5、议通过了里约热内卢环境与发展宣言，21世纪议程和联合国气候变化框架公约等一系列重要文件，把环境与发展纳入统一的框架，确立了可持续发展的模式。这次会议之后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护结合在一起，使太阳能利用工作走出低谷，逐渐得到加强。三(太阳能发展的意义 首先，世界上越来越多的国家认识到一个能够持续发展的社会应该是一个既能满足社会需要，而又不危及后代人前途的社会。因此，尽可能多地用洁净能源代替高含碳量的矿物能源，是能源建设应该遵循的原则。而太阳能的利用就是主要发展方向之一。 其次，大力开发新能源和可再生能源的利用技术将成为减少环境污染的重要措施。能源问题是世界性的，

6、向新能源过渡的时期迟早要到来。从长远看，太阳能利用技术和装置的大量应用，也必然可以制约矿物能源价格的上涨。四(太阳能的利用对于太阳能热的利用，主要有太阳能集热、太阳能热水系统、太阳能暖房等方式。太阳能集热器是主要利用太阳能的工具，太阳能集热器(solar collector)在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式可分为聚光型集热器和吸热型集热器两种，集热器是太阳能供暖机器的主力。太阳能热还可以用来发电，太阳能热发电是采用聚焦技术，将数平米甚至数千平米范围上的阳光集中到一条线状或点状，由于高温将介质加热并产生蒸汽，从而推动汽轮

7、机工作并产生电力的过程。这个太阳能光伏发电是两种不同的太阳能发电形式。目前，太阳能热发电通常有三种形式，槽式，塔式和碟式。其中槽式是公认的最经济最成熟的技术。空间太阳能电源是人类对太阳能利用的另一种方式，第一个空间太阳电池载于1958年发射的vangtuard i，体装式结构，单晶si衬底，效率约10%(28?)。到了1970年代，人们改善了电池结构，采用bsf、光刻技术及更好减反射膜等技术，使电池的效率增加到14%。在70年代和80年代，地面太阳电池大约每5.5年全球产量翻番;而空间太阳电池在空间环境下的性能，如抗辐射性能等得到了较大改善。由于80年代太阳电池的理论得到迅速发展，极大地促进了

8、地面和空间太阳电池性 能的改善。到了90年代，薄膜电池和?-?电池的研究发展很快，而且聚光阵结构也变得更经济，空 间太阳电池市场竞争十分激烈。在继续研究更高性能的太阳电池，主要有两种途径:研究聚光电池和多带隙电池。空间太阳电池通常具有较高的效率，以便在空间发射的重量、体积受限制的条件下，能获得特定的功率输出。特别在一些特定的发射任务中，如微小卫星(重量在50,100公斤)上应用，要求单位面积或单位重量的比功率更高。空间太阳电池在地球大气层外工作，必然会受到高能带电粒子的辐照，引起电池性能的衰减，主要原因是由于电子或质子辐射使少数载流子的扩散长度减小。其光电参数衰减的程度取决于太阳电池的材料和结构。还有反向偏压、低温和热效应等因素也是电池性能衰减的重要原因，尤其对叠层太阳电池，由于热胀系数显著不同，电池性能衰减可能更严重。太阳能电池的发电原理:太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。p型晶体硅经过掺杂磷可得n型硅，形成p,n结。当光线