太阳能应用论文

1、包头师范学院本科毕业论文题目：太阳能及其应用学生姓名：学院：专业：班级：指导教师：现代社会应是节约型的社会，而社会生活也应是节约能耗的生活。而太阳能作为一种取之不尽的新型环保能源已成为世界各国世界上能源探究工作中的一个重要课题。是我国在经济目前状况下采取的较为简单、经济、环保、可靠的建筑采暖及供热节能办法。太阳能作为一种热辐射能源，是一种无污染的清洁能源，对于太阳能的开发利用已经成为世界各国索取和利用新能源，进行节能、环保的重要探究项目之一，取得了较大的进展并已进入实用阶段。近几年随着我国经济的快速发展和对环境保护的重视，非凡是在今年提出的建设节约型社会的方针后，太阳能作为一种取之不尽用之不竭

2、的新型环保新能源，一种较为简单、经济、环保、可靠的改善建筑环境的方法，一种很适合我国经济目前状况的采暖及供热方式，在我国得到了大力的推广和广泛的使用。关键词：太阳能；新能源；太阳能采暖；太阳能建筑；太阳能发电；AbstractModernsocietyisaeconomicalsociety,andthesocietyshouldalsobesavinglives.Solarenergyasaninexhaustiblenewenergyhasbecometheworldworld'senergyresearchworkisanimportantresearchtopicin.Chin

3、aisintheeconomiccurrentsituationtakenunderrelativelysimple,economic,environmentalprotection,reliablebuildingheatingandenergysavingmeasures.Solarenergyasaheatradiationenergy,isakindofcleanenergy,forthedevelopmentandutilizationofsolarenergyhasbecometheworld'sdemandandutilizationofnewenergy,energys

4、aving,environmentalprotectionisoneoftheimportantresearchprojects,hasmadegreatprogressandhasenteredapracticalstage.Inrecentyears,withtherapiddevelopmentofoureconomyandoftheimportanceofenvironmentalprotection,especiallyintheconstructionofaconservation-orientedsocietyguidelines,solarenergyasaninexhaust

5、iblebeinexhaustiblenewenvironmentalprotectionofnewenergy,akindofsimple,economy,environmentalprotection,reliableimprovementofconstructionenvironment,aitissuitableforourcountryeconomicsituationofcurrentheatingandheatingmode,ithasbeengreatlypromotedandwidelyused.Keywords:solarenergy;Newenergy;solarheat

6、ing;solarbuiling;solarpower;引言（绪论,61 太阳能及其历史,71.1 太阳能,，71.2 太阳能发展历史,72 太阳能的应用，,，102.1 太阳能电池，,，122.2 太阳能光能热能利用发电,122.3 太阳能海水淡化,132.4 太阳能制氢,13结论，,，,，,，,，15参考文献16，致谢17，引言（绪论）地球上的化石能源主要有石油、煤、天然气和海底甲烷水合物，目前，人类使用的能源主要是化石能源。由于这些矿物燃料的大量消耗，已导致全球气候变暖，引起严重的生态环境问题，而且化石能源贮量有限，分布不均，有朝一日，必然枯竭。人类今后使用何种能源，这已成为摆在我们面前

7、的问题。太阳能遍布地球，取之不尽，用之不竭，对环境无污染，这是人类未来能源的最佳选择。1太阳能及其历史据记载，人类利用太阳能已有3000多年的历史。将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”，“未来能源结构的基础”，则是近来的事。太阳能太阳能（SolarEnergy）,一般是指太阳光的辐射能量，在现代一般用作发电。自地球形成生物就主要以太阳提供的热和光生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。但在化石燃料减少下，才有意把太阳能进一步发展。太阳能的利用有被动式利用（光热转换）和光电转换两种方式。太阳能发电一

8、种新兴的可再生能源。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能，化学能，水的势能等等。太阳能能源是来自地球外部大体的能源（主要是太阳能）人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。止匕外，水能、风能、等也都是由太阳能转换来的。太阳能发展历史20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。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机算起。该发明是一

9、台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。在1615年1900年之间，世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其它太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光，发动机功率不大，工质主要是水蒸汽，价格昂贵，实用价值不大，大部分为太阳能爱好者个人研究制造。20世纪的100年间，太阳能科技发展历史大体可分为八个阶段。第一阶段（19001920年）清立新能源在这一阶段，世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置，但采用的聚光方式多样化，且开始采用平板集热器和低沸点工质，装置逐渐扩大，最大输出功率达73.64kW,实用目的比较明确，造价仍然很高。建造的典型装置有：1901年，在美国加州建成一台太

10、阳能抽水装置，采用截头圆锥聚光器，功率：7.36kW;19021908年，在美国建造了五套双循环太阳能发动机，采用平板集热器和低沸点工质；1913年，在埃及开罗以南建成一台由5个抛物槽镜组成的太阳能水泵，每个长62.5m,宽4m,总采光面积达1250m2。第二阶段（19201945年）在这20多年中，太阳能研究工作处于低潮，参加研究工作的人数和研究项目大为减少，其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战（19351945年）有关，而太阳能又不能解决当时对能源的急需，因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。第三阶段（19451965年）在第二次世界大战结束后的20年中，一些有远见的人士已经注意

11、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。在这一阶段，太阳能研究工作取得一些重大进展，第四阶段（19651973年）这一阶段，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。第五阶段（19731980年）自从石油在世界能源结构中担当主角之后，石油就成了左右经济和决定一个国家生死存亡、发展和衰退的关键因素，1973年10月爆发中东战争，石油输出国组织采取石油减产、提

12、价等办法，支持中东人民的斗争，维护该国的利益。其结果是使那些依靠从中东地区大量进口廉价石油的国家，在经济上遭到沉重打击。于是，西方一些人惊呼：世界发生了“能源危机”（有的称“石油危机”）。这次“危机”在客观上使人们认识到：现有的能源结构必须彻底改变，应加速向未来能源结构过渡。从而使许多国家，尤其是工业发达国家，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。1973年，美国制定了政府级阳光发电计划，太阳能研究经费大幅度增长，并且成立太阳能开发银行，促进太阳能产品的商业化。日本在1974年公布了政府制定的“阳光计划”：其中太阳能的研究开发项目有：太阳房、工

13、业太阳能系统、太阳热发电、太阳电池生产系统、分散型和大型光伏发电系统等。为实施这一计划，日本政府投入了大量人力、物力和财力。第六阶段（19801992年）70年代兴起的开发利用太阳能热潮，进入80年代后不久开始落潮，逐渐进入低谷。世界上许多国家相继大幅度削减太阳能研究经费，其中美国最为突出。导致这种现象的主要原因是：世界石油价格大幅度回落，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。受80年代国际上太阳能低落的影响，中国太阳能研究工作也受到一定程度的削弱，

14、有人甚至提出：太阳能利用投资大、效果差、贮能难、占地广，认为太阳能是未来能源，主张外国研究成功后中国引进技术。虽然，持这种观点的人是少数，但十分有害，对中国太阳能事业的发展造成不良影响。这一阶段，虽然太阳能开发研究经费大幅度削减，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。第七阶段（1992年至今）由于大量燃烧矿物能源，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。在这样背景下，1992年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”，会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

15、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。世界环发大会之后，中国政府对环境与发展十分重视，提出10条对策和措施，明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”，制定了中国21世纪议程，进一步明确了太阳能重点发展项目。尽管如此，从总体来看，20世纪取得的太阳能科技进步仍比以往任何一个世纪都快。爱迪太阳能如今是人们生活中不可缺少的一部分。第八阶段（未来）全世界光伏板并网，贮能难的问题就有改善.开发经济问题

16、第一，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。随着能源形式的变化，常规能源的贮量日益下降，其价格必然上涨，而控制环境污染也必须增大投资。第二，中国是世界上最大的煤炭生产国和消费国，煤炭约占商品能源消费结构的76%已成为中国大气污染的主要来源。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，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。2太阳能的应用1太阳能电池

17、太阳能电池将太阳能转化为电能，一直是人类美好的理想.1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一块单晶硅太阳能电池，从此，人类这一理想就逐渐转变为现实.太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置，是由各种具有不同电子特性的半导体材料制成的平面器件，具有强大的内部电场.内部电场在太阳光的照射下，发生了电子和空穴的分离，电子和空穴分别向两个相反的方向移动，正、负电荷分别聚集而产生电动势rtl,即在太阳能电池的正面和背面之间产生电压，接通外电路后就能输出直流电流.例如以"导体神化掠和碳组成的电池（NoGaAsK2SbKzSeOHC就是一种典型的太阳能电池.近年来，太阳能电池得到飞速发展，20世纪80

18、年代以来，发展为以硫化镐、神化掠等新型半导体材料为基础的无机太阳能电池和以份普（又称都花普）、酥普及叶绿素等为基材的有机太阳能电池.太阳能电他的效率（即光能转化为电能的比例）也得到很大的提高，例如单晶硅太阳能电池的效率从最初的6.0%提高到24.7%;薄膜蹄化锦太阳能电他的效率为16.4%;在单晶硅片上、下表面分别沉积叫和N®非晶硅薄膜制成的HIT型电池，效率已达21.0%.当今世界上光电转化效率最高的当属神化掠多结太阳能电池，它在聚油船倍的阳光条件下，光电转化效率已高达35.0%,并向40.0%的高峰攀升.现以硅电池为例介绍太阳能电池的制作：首先在硅片上制作一个平面州结，然后在硅片

19、的正面和背面分别制作电极，为了增加对阳光的吸收，有时还在上表面制备一层减反射膜.为了对电能进行大功率输出，须将大量的单个太阳能电他用串联和并联的方式连接起来.为了保护太阳能电池，安装时还需用钢化玻璃将太阳能电池封装起来.封装起来的多个太阳能电池形成的太阳能电池方阵，就称太阳能电池板.太阳能电池的研究方兴未艾，目前研究工作主要集中于提高大阳能电他的光电转化效率，寻找新型材料和改进制作工艺及降低成本等方面.太阳能建筑1941年美国麻省理工学院就建立了第一批太阳能建筑并取得专利.澳大利亚悉尼市政府为了举办2000年奥运会，建筑了665套永久性太阳能住宅和500座太阳能活动房，供各国运动员下塌，并且在

20、悉尼奥运村中的宴会厅和自助餐厅的屋顶上安装了太阳能电池，此举开创了“绿色奥运”的先河.此外在悉尼奥林匹克林荫大道上，排列着19座太阳能灯塔，灯塔上的太阳能电池，白天将阳光的光能转化为电能，贮存于蓄电池中；当暮色降临时，蓄电池中的电能自动释放，将路灯点亮.这项技术在航海灯塔上也已得到应用.太阳能电池向建筑供电的形式非常灵活，既可安装太阳能电池屋顶，也可将房屋的墙壁做成太阳能幕墙，或将窗台做成太阳能窗沿.安装在美国纽约第四时代广场3548层的太阳能幕墙为整栋大楼提供了1*5%的电力，而目前太阳能利用最常见的形式是将太阳能电池铺设在倾斜的屋顶上.世界上最大的太阳能屋顶位于德国Hema功率为1MW上海

21、交通大学太阳能研究所在该校阅行校区建设的生态能源房，为单层建筑，建筑面积245m2内设展示厅、休息室、物品存放室、厕所和太阳能浴室等.该生态能源房安装了功率4kW勺太阳能电池、1kW勺风能发电机、10m2勺太阳能集热器和2kW勺地热泵等设施.由这些绿色能源系统向生态能源房供电、供热和供冷*其中太阳能和风能发出的电能充入蓄电池，转变成220牧流电后，向室内的电灯、电视、空调、传真机、计算机和洗衣机等供电，2kW勺地热泵用井水循环，可对室内供冷、供热，而10m2勺太阳能集热器可为室内24喉供热水.这对未来住房设计是一种有益的探索.太阳能交通工具太阳能电池应用非常广泛，也能较好地应用于交通工具.最近

22、，美国研制了一种新型的太阳能电池驱动的飞行器，称“太阳神原型机”.该机质量只有700kg,翼展74m机翼上面装有6.5万块太阳能电池板，首次试飞就成功地升到24.7km勺高空，理论飞行高度可达30.9km*该飞行器的研制是航天航空技术领域的一次革命，显示了太阳能电池在飞行器上的广阔应用前景*太阳能电池在车、船上的应用研究也相当成功，例如，日本京都陶瓷公司和Ktami理工学院共同研制开发的太阳能汽车“蓝鹰”号，在第五届世界太阳能汽车技力赛上表现非常突出.澳大利亚的太阳能汽车Auroral01，外型新颖别致，像个飞碟，行程3*010Mm仅耗时41*1h,平均速度达72*96knVh*1996年日本

23、人肯尼兹霍维也号驾驶一条由回收废罐头盒制成的太阳能光电动船，整条船上的船篷都装有太阳能电池，从厄瓜多尔航行到日本，航程16Mm历时120d,此举充分显示了太阳能电池的广阔应用前景.太阳能电池在航空航天和通讯上的应用太空中只有白天，没有黑夜，太阳光强度也不受天气变化和季节更替的影响*最初太阳能电池主要是广泛应用于人造卫星和航空航天领域，如人造卫星、宇宙空间站上的能源都是由太阳能电池提供.近年世界上正在研制一种现代化通讯工具“太阳能平流层平台”.它是一架长240m直径80ml勺巨型飞艇.飞艇内充满氮气，由浮力克服重力，将飞艇锁定在20km勺高空，飞艇上螺旋桨的推力来平衡平流层内速度高达30m/s的

24、气流，使飞艇在高空定位，由飞艇上安装的微波通讯发射和接收系统来代替全球卫星定位系统，确保所辖区域的各种地面微波通讯的可靠运行.这一设施可能不久就会面世.太阳能电池的应用远不止上述各方面，白1973年能源危机爆发后，太阳能电池的应用领域不断扩展.目前，甚至还建立了很多完全由太阳能电池供电的设施，如微波中转站、航海灯塔、路灯、捕虫器、公共汽车站牌等等.太阳能电池的应用可见一斑.太阳能光能热利用发电太阳能炉灶和太阳能热水器等是太阳能光能利用方面除日常生活应用之外的较简单的形式.太阳能的光能热利用的发电形式主要有太阳能烟筒发电、塔式发电、碟式发电和槽式发电等.太阳能烟筒发电太阳能烟筒是最简单的发电方法

25、.在一块空旷圆型的土地上盖满透明的玻璃，正中建一个烟筒，烟筒内安装涡轮式发电机，在阳光照射下，玻璃下的地面吸收阳光，产生热气，热气从烟筒中上升，形成气流，气流驱动涡轮机而发电.塔式发电太阳能塔式发电是在空旷的平地上建立高大的坚塔，塔顶安装接收器（相当于锅炉），以塔为中心在其周围安置许多大阳追踪镜（又称定日镜）*定日镜将日光聚集并反射到塔顶接收器上，太阳光产生的热能使接收器内的水产生高温蒸汽，以蒸汽推动汽轮机来发电*1981年在日本四国建成的世界上首座电塔开始运行，电站总面积13000m2装有定日镜800多面，发电功率1MW世界上最大的试验性电塔（太阳1号电塔）1982年于美国加利福尼亚州落成，

26、发电功率10MW后改为太阳2号电塔，其中央接收器用太阳光聚焦方法加热到约556cC,融化硝酸盐，并利用其热量使水沸腾和产生蒸汽，推动汽轮机发电，为加利福尼亚州1万个家庭供电.碟式发电和槽式发电对分散的太阳光线，可利用一组抛物形碟状反射镜或槽状反射镜来聚集太阳光，并聚焦到一系列的接收器上，抛物形碟把太阳光聚集于一个焦点，而抛物形槽则沿着一条线聚集太阳光，这些圆形或条形的接受器用管道串通，抽上来的水被强烈的阳光加热至高温，得到热水或蒸汽，既可提供热量，也可发电.座落在美国加利福尼亚州华纳泉附近的一个碟式太阳能发电系统，功率达4MW太阳能海水淡化地球可供人类直接利用的淡水不足地球总水量的0.36%L

27、Z3i,且水量的时空分布极为不均，与人口、耕地、矿产资源的分布也不相匹配.在内陆的某些干旱地区、苦咸水地区、沿海盐碱地区和海岛，淡水供应严重不足.对于沿海和海岛海水充足或内陆苦咸水丰富的地方，海水（或苦咸水）淡化是解决这些地区缺水矛盾的一个重要途径，利用太阳能作为淡化海水（或苦咸水）的能源，比利用其它能源更环保，对于用水量小且地处偏僻分散的地方来说也更经济.太阳能海水淡化一般都采用蒸储法，目前太阳能蒸储装置主要有被动式蒸储系统和主动式蒸储系统.被动式蒸储系统最典型的例子是盘式太阳能蒸储器，其结构简单，取材方便，人类对其应用研究已有近100沥史.目前对盘式太阳能蒸储器的研究主要集中在新材料的选用

28、、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用等方面*现在较为理想的盘式太阳能蒸储器的日产水量一般为34kdm2r4I*若在海水中添加木炭等黑色吸热物质，产水量还有很大提高.被动式太阳能蒸储系统一个严重的缺点是工作温度低，产水量不高，也不利于在夜间、阴雨天工作及利用其他余热*1976年由S01ima"人最先提出主动式太阳能蒸储器的设想，经过多年的研究和发展，目前的主动式太阳能蒸储系统有多种*总而言之，是在被动式太阳能蒸储系统中增加一些其他附属设备，使其运行温度得以大幅度提高，其内部传质过程得以改善，并且大部分设备都能主动回收蒸汽在冷凝过程中释放的潜热，使其能得到比传统太阳能蒸储

29、器高出一倍甚至数倍的产水量，因而目前受到广泛重视.太阳能制氢氢是一种二次能源，也是未来的新能源，干净无毒，对环境无污染，可用于不同的能量转换器.氢燃烧生成水，水可再经过光解产生氢，以取之不尽的水为原料，以太阳能为初次能源，从而构成一个对环境无污染的能源利用循环5I.氢是氢燃料电池的燃料，我国己研制出加一次氢可行驶300km勺可乘坐9人的氢燃料电池车.这是一种完全无污染的环保型车，但目前制氢的方法主要是烧一蒸汽催化转化，这样生产氢会影响环境，而用电解水的方法制氢又成本太高，使用太阳能电池就能解决这一问题.目前，在利用太阳能制氢方面除电解水制氢外，特别引入注目的是金属有机化合物用于光解水的研究，近年已取得不少令人鼓舞的重要结果，但距离高效产氢和达到实用