太陽能的作用： 1.發(fā)電能2.發(fā)熱能3.電能能轉(zhuǎn)化成各種機械能4.熱能能轉(zhuǎn)化成電能5.電能也能轉(zhuǎn)化成熱能6.電能做什么太陽能就能做什么。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(yīng)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。原則上，太陽能可以直接或間接轉(zhuǎn)換成任何形式的能量，但轉(zhuǎn)換次數(shù)越多，最終太陽能轉(zhuǎn)換的效率便越低。太陽能-熱能轉(zhuǎn)換黑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，所以黑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。它是在本世紀(jì)40年代提出的，1955年達(dá)到實用要求，70年代以后研制成許多新型選擇性涂層并進(jìn)行批量生產(chǎn)和推廣應(yīng)用，目前已研制成上百種選擇性涂層。我國自70年代開始研制選擇性涂層，取得了許多成果，并在太陽集熱器上廣泛使用，效果十分顯著。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(chǔ)，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。這里重點介紹光電直接轉(zhuǎn)換器件－－太陽電池。世界上，1941年出現(xiàn)有關(guān)硅太陽電池報道，1954年研制成效率達(dá)6％的單晶硅太陽電池，1958年太陽電池應(yīng)用于衛(wèi)星供電。在70年代以前，由于太陽電池效率低，售價昂貴，主要應(yīng)用在空間。70年代以后，對太陽電池材料、結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行了廣泛研究，在提高效率和降低成本方面取得較大進(jìn)展，地面應(yīng)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，成本仍然大高。 1.3/4and1/2SolarCells-Multi3/4-Multi1/2-Mono3/4　-Mono1/22.B-GradeSolarCells(Mono Multi)3.BrokenSolarCells 太陽能太陽內(nèi)部高溫核聚變反應(yīng)所釋放的輻射能。太陽向宇宙空間發(fā)射的輻射功率位3。8 10^23kW的輻射值，其中20億分之一到達(dá)地球大氣層。到達(dá)地球大氣層的太陽能，30%被大氣層反射，23%被大氣層吸收，其余的到達(dá)地球表面，其功率為8 10^13kW。20世紀(jì)以來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人民生活水平的提高，對能源的需求量不斷增長。化石能源資源的有限性，以及他們在燃燒過程中對全球氣候和環(huán)境所產(chǎn)生的影響日益為人們所關(guān)注。從資源、環(huán)境、社會發(fā)展的需求看，開發(fā)和利用新能源和可再生能源是必然的趨勢。在新能源和可再生能源家族中，太陽能成為最引人注目，開展研究工作最多，應(yīng)用最廣的成員。一般認(rèn)為太陽能是源自氦核的聚合反應(yīng)。太陽幅射能穿越大氣層，因受到吸收、散射及反射的作用，故能夠直接到達(dá)地表的太陽幅射能僅存三分之一，又其中70％是照射在海洋上，于是僅剩下約1．5 10^17千瓦．小時，數(shù)值約為美國1978年所消費能6000倍。未被吸收或散射而能夠直達(dá)地表的太陽幅射能稱為「直接」幅射能；而被散射的幅射能，則稱為「漫射」（diffuse）幅射能，地表上各點的總太陽幅射能即為直接和漫射幅射能二者的總和。太陽能熱利用 (一)太陽能集熱器太陽能熱水器裝置通常包括太陽能集熱器、儲水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要熱交換器和膨脹槽以及發(fā)電裝置以備電廠不能供電之需。太陽能集熱器(solarcollector)在太陽能熱系統(tǒng)中,接受太陽輻射并向傳熱工質(zhì)傳遞熱量的裝置。按傳熱工質(zhì)可分為液體集熱器和空氣集熱器.按采光方式可分為聚光型和聚光型集熱器兩種。另外還有一種真空集熱器一個好的太陽能集熱器應(yīng)該能用20-30年。自從大約1980年以來所制作的集熱器更應(yīng)維持40-50年且很少進(jìn)行維修。(二)太陽能熱水系統(tǒng)早期最廣泛的太陽能應(yīng)用即用于將水加熱，現(xiàn)今全世界已有數(shù)百萬太陽能熱水裝置。太陽能熱水系統(tǒng)主要元件包括收集器、儲存裝置及循環(huán)管路三部分。此外，可能還有輔助的能源裝置（如電熱器等）以供應(yīng)無日照時使用，另外尚可能有強制循環(huán)用的水，以控制水位或控制電動部份或溫度的裝置以及接到負(fù)載的管路等。依循環(huán)方式太陽能熱水系統(tǒng)可分兩種：（a）自然循環(huán)式此種型式的儲存箱置于收集器上方。水在收集器中接受太陽幅射的加熱，溫度上升，造成收集器及儲水箱中水溫不同而產(chǎn)生密度差，因此引起浮力，此一熱虹吸現(xiàn)像（thermosiphon），促使水在除水箱及收集器中自然流動。由與密度差的關(guān)系，水流量于收集器的太陽能吸收量成正比。此種型式因不需循環(huán)水，維護(hù)甚為簡單，故已被廣泛采用。（b）強制循環(huán)式熱水系統(tǒng)用水使水在收集器與儲水箱之間循環(huán)。當(dāng)收集器頂端水溫高于儲水箱底部水溫若干度時，控制裝置將啟動水使水流動。水入口處設(shè)有止回閥（checkvalve）以防止夜間水由收集器逆流，引起熱損失。由此種型式的熱水系統(tǒng)的流量可得知（因來自水的流量可知），容易預(yù)測性能，亦可推算于若干時間內(nèi)的加熱水量。如在同樣設(shè)計條件下，其較自然循環(huán)方式具有可以獲得較高水溫的長處；，但因其必須利用水，故有水電力、維護(hù)（如漏水等）以及控制裝置時動時停，容易損壞水等問題存在。因此，除大型熱水系統(tǒng)或需要較高水溫的情形，才選擇強制循環(huán)式，一般大多用自然循環(huán)式熱水器。(三)、暖房太陽能暖房系統(tǒng)（space－h(huán)eateng）利用太陽能作房間冬天暖房之用，在許多寒冷地區(qū)已使用多年。因寒帶地區(qū)冬季氣溫甚低，室內(nèi)必須有暖氣設(shè)備，若欲節(jié)省大量化石能源的消耗，設(shè)法應(yīng)用太陽幅射熱。大多數(shù)太陽能暖房使用熱水系統(tǒng)，亦有使用熱空氣系統(tǒng)。太陽能暖房系統(tǒng)是由太陽能收集器、熱儲存裝置、輔助能源系統(tǒng)，及室內(nèi)暖房風(fēng)扇系統(tǒng)所組成，其過程乃太陽輻射熱傳導(dǎo)，經(jīng)收集器內(nèi)的工作流體將熱能儲存，在供熱至房間。至輔助熱源則可裝置在儲熱裝置內(nèi)、直接裝設(shè)在房間內(nèi)或裝設(shè)于儲存裝置及房間之間等不同設(shè)計。當(dāng)然亦可不用儲熱雙置而直接將熱能用到暖房的直接式暖房設(shè)計，或者將太陽能直接用于熱電或光電方式發(fā)電，在加熱房間，或透過冷暖房的熱（heatpump）裝置方式供作暖房使用。最常用的暖房系統(tǒng)為太陽能熱水裝置，其將熱水通至儲熱裝置之中（固體、液體或相變化的儲熱系統(tǒng)），然后利用風(fēng)扇將室內(nèi)或室外空氣驅(qū)動至此儲熱裝置中吸熱，在把此熱空氣傳送至室內(nèi)；或利用另一種液體流至儲熱裝置中吸熱，當(dāng)熱流體流至室內(nèi)，在利用風(fēng)扇吹送被加熱空氣至室內(nèi)，而達(dá)到暖房效果。太陽能電池的開發(fā)太陽能電池是一種有效地稀收太陽能輻射并使之轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體電子器件.下面介紹北京太陽能光電研究中心對太陽能電池的研究情況.晶體硅高效太陽電池和多晶硅薄膜太陽電池的研究開發(fā)以及研究成果向產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)化。1.高效晶體硅太陽電池光電中心高效晶體硅太陽電池研究開發(fā)項目有鈍化發(fā)射區(qū)太陽電池（PESC）、埋柵太陽電池（BCSC）及多晶硅太陽電池?！疋g化發(fā)射區(qū)太陽電池（PESC）光電中心研究鈍化發(fā)射區(qū)太陽電池（PESC）的基本目的是探索影響電池效率的各種機制，為降低太陽電池成本提供理論和工藝依據(jù)，推動太陽電池理論的發(fā)展。實驗中采用的材料為區(qū)熔（FZ）、p-型（摻硼）〔100〕單晶硅，電阻率 ＝0．2～1．2 cm，厚度t＝280－350 m，雙面拋光。電池工藝包括正面倒金字塔織構(gòu)化、前后表面鈍化、制備選擇性發(fā)射區(qū)、減反射表面、背場、前后金屬接觸等。目前電池達(dá)到的水平見表1。表1PESC電池的性能（測試條件AM1.5，25℃）Voc(mV)Jsc(mA/cm2)FF (%)A(cm2)測試單位656.137.40.80619.794.04北京市太陽能研究所*VOC開路電壓，JSC短路電流密度，F(xiàn)F填充因子， 轉(zhuǎn)換效率，A太陽電池面積（下同）●埋柵太陽電池（BCSC）埋柵電池的制作工藝省去了復(fù)雜的多次光刻和蒸發(fā)電極步驟，減少了高溫氧化次數(shù)，使整個電池制作工藝大大簡化；埋柵不僅減小了電極陰影面積，還可減小歐姆接觸電阻，是一種可實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的高效電池技術(shù)。實驗中使用的材料分別為：①區(qū)熔（FZ）、p-型（摻硼）〔100〕單晶硅，厚度t＝300－400 m；②直拉（CZ）、p-型（摻硼）〔100〕單晶硅，厚度t＝300 400 m；③太陽級（復(fù)拉）、p-型p〔100〕單晶硅，厚度t＝300 400 m。電池的工藝包括表面織構(gòu)化、鈍化，制備選擇性發(fā)射區(qū)、減反射表面、背表面場和金屬化等。目前電池所達(dá)到的水平見表2。表2不同材料的BCSC電池的性能（測試條件：AM1.5，25℃）材料(刻槽)Voc(mV)Jsc(mA/cm2)FF(%) (%)A(cm2) ( .cm)測試單位FZ(激光)663.835.680.5818.6250.2AFZ(機械)621.937.080.0218.4740.5BCZ(激光)622.935.279.2717.22250.8B太陽級(激光)624.135.475.4416.59250.4B*A：美國國家可再生能源實驗室，B：北京市太陽能研究所●多晶硅太陽電池在PESC電池和BCSC電池的基礎(chǔ)上，光電中心開展了多晶硅太陽電池的研究，以適應(yīng)我國未來多晶硅太陽電池發(fā)展的需要。實驗中使用的材料為Bayer公司p-型多晶硅片，厚340 m，電池制作工藝過程包括吸雜、制備p-n結(jié)、鈍化、形成背場和金屬化等。實驗制備的最好電池的特性見表3。表3PESC電池的性能（測試條件：AM1．5，25℃）Voc(mV)Jsc(mA/cm2)FF (%)A(cm2)測試單位595.034.230.712914.531.0北京市太陽能研究所581.029.920.678711.810 10(與北京有色金屬研究總院合作項目)2.多晶硅薄膜太陽電池多晶硅薄膜太陽電池既具有體材料晶體硅電池性能穩(wěn)定、工藝成熟和高效的優(yōu)點，又有大幅度減少材料用量從而大幅度降低成本的潛力，因而成為目前光伏界的研究熱點。光電中心采用快速熱化學(xué)氣相沉積（RTCVD）、等離子增強化學(xué)氣相沉積（PECVD）和a-Si／ c-Si迭層電池等不同工藝對多晶硅薄膜太陽電池進(jìn)行了研究。RTCVD多晶硅薄膜以SiH2Cl2或SiCl4為原料氣體在石英管反應(yīng)室內(nèi)沉積而成。研究工作初期，以重?fù)诫s非活性硅為襯底，電池性能列于表4。圖1RTCVD多晶硅薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)PECVD多晶硅薄膜太陽電池的結(jié)構(gòu)為：（Al／Ag）／ITO／p-a-Si：H／n-a-Si：H／n-poly-Si／n＋＋非活性Si襯底（0.005 cm）／Ti-Pd-Ag。其中n型Poly-Si薄膜（～10 m）采用快速PECVD和固相晶化法制備。電池的性能列于表4。a-Si／ c-Si迭層電池（與中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所合作）結(jié)構(gòu)為：玻璃／SnO2膜／p-i-na-Si：H電池?zé)鮬-i-n c-Si：H電池?zé)魽l。電池的性能列于表4。表4多晶硅薄膜太陽電池的性能（測試條件：AM1.5，25℃）Voc(mV)Jsc(mA/cm2)FF (%)A(cm2)電池工藝625.6426.30.735712.111.0RTCVD455.021.180.64746.151.0PECVD116011.40.67408.910.126RECVD(a-Si/pc-si)3.太陽電池性能測試中心已建立太陽電池和材料測試實驗室，購置了必要設(shè)備。這些設(shè)備包括I-V測試系統(tǒng)，光譜響應(yīng)測試系統(tǒng)，C-V測試系統(tǒng)，原子力顯微鏡，膜厚測試系統(tǒng)，保證了研究開發(fā)工作的需要。太陽能熱利用技術(shù)1.新型高效太陽能集熱器開發(fā)和利用豐富、廣闊的太陽能，對環(huán)境不產(chǎn)生和很少產(chǎn)生污染，既是近期急需的補充能源，又是未來能源結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。國際上，太陽能的使用技術(shù)已進(jìn)入新的發(fā)展階段。在太陽能熱利用系統(tǒng)中，重要的一個技術(shù)關(guān)鍵是如何高效率地收集太陽光并將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋鴥?nèi)平板型太陽能集熱器和全玻璃真空管太陽能熱水器已形成產(chǎn)業(yè)，近20年來產(chǎn)量逐年增長，年產(chǎn)量達(dá)80多萬平方米。近幾年，我國又研制成具有國際先進(jìn)水平的熱管式真空管熱水器，具有良好的應(yīng)用前景。然而，我國太陽能熱利用多限于低溫范圍， 九五 期間應(yīng)擴大到中溫和高溫范圍。這就要研究開發(fā)新型高效太陽能集熱器。2.目標(biāo)研究、開發(fā)、應(yīng)用新型高效太陽能集熱器，為逐步擴大熱利用的溫度范圍打下技術(shù)基礎(chǔ)。研究開發(fā)四種新型高效集熱器，并應(yīng)用于太陽能空調(diào)及太陽能工業(yè)熱水及發(fā)電系統(tǒng)等。3.內(nèi)容①直通式真空管集熱器②同心套管式真空管集熱器③儲熱式真空管集熱器④聚光式真空管集熱器1.太陽能熱利用系統(tǒng)研究及示范工程熱利用在太陽能利用技術(shù)中占有重要位置，是綜合項目。但是，以往所取得的成績是太陽能低溫?zé)崴到y(tǒng)，而太陽能中、高溫供熱系統(tǒng)的研究是與工廠供熱系統(tǒng)結(jié)合的大型太陽能利用工程，其中太陽能熱發(fā)電是人類大規(guī)模利用太陽能的重要途徑，是太陽能熱利用的一個重要發(fā)展方向。事實上，只有與工業(yè)企業(yè)結(jié)合，太陽能的利用才能有更高的經(jīng)濟效益，更充分發(fā)揮出太陽能利用的優(yōu)勢，體現(xiàn)未來能源的意義。2.目標(biāo)建立兩個太陽能工業(yè)用熱的示范工程,功率為200千瓦，工作溫度為150一200度。建立太陽能熱發(fā)電中試電站。通過以上兩項研究和示范，拓寬我國太陽能熱利用的領(lǐng)域。3．內(nèi)容①太陽能工業(yè)用熱系統(tǒng)的研究及示范工程功率：200千瓦工作溫度：150一200℃②太陽能空調(diào)系統(tǒng)研究及示范工程制冷能力：200千瓦③太陽能熱發(fā)電示范裝置太陽能光伏技術(shù)（一）高效率低成本太陽電池研究與發(fā)展1．背景太陽能等新能源為世界2000年經(jīng)濟展望中最具決定性影響的五大技術(shù)領(lǐng)域之一，而太陽能光伏發(fā)電又是其中最受矚目的項目之一。1994年，世界太陽能電池銷售量已達(dá)64兆瓦，呈現(xiàn)飛速發(fā)展勢態(tài)。我國太陽能電池銷售已超過1．2兆瓦。累計用量約5兆瓦，其應(yīng)用范圍亦在不斷擴大。近年來，市場銷售量以20％的速度在遞增，預(yù)計到2000年，我國太陽電池年用量將超過10兆瓦。目前晶體硅太陽電池組件已出現(xiàn)供不應(yīng)求的短缺局面。為滿足日益增長的市場需求，除已有企業(yè)要發(fā)揮現(xiàn)有生產(chǎn)潛力之外，還要積極研制開發(fā)多種高效、低成本的光伏電池，擴大我國太陽電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模，提高技術(shù)經(jīng)濟效益。2．目標(biāo)提高效率，降低成本，擴大規(guī)模，推動我國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展發(fā)展高效率、低成本多晶硅太陽電池技術(shù)，攻關(guān)與引進(jìn)相結(jié)合，建立一條年生產(chǎn)能力為兆瓦級的生產(chǎn)線。提高單晶硅太陽電池組件的效率，降低生產(chǎn)成本，發(fā)揮現(xiàn)有生產(chǎn)能力，滿足市場需求。3．內(nèi)容①兆瓦級多晶硅太陽電池組件生產(chǎn)線的建立主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)：組件效率13％組件壽命20～25年②單晶硅太陽電池組件生產(chǎn)線的技術(shù)改造主要技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)：組件效率14～15％組件壽命20～25年③高效率、低成本新型太陽電池的開發(fā)。(二).太陽電池應(yīng)用枝木研究及示范1．背景我國太陽電池應(yīng)用領(lǐng)域在不斷擴大，已涉及農(nóng)業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)、交通運輸、通訊、氣象、石油管道、文化教育及家庭電源等諸多方面，光伏發(fā)電在解決偏僻邊遠(yuǎn)無電地區(qū)供電及許多殊場合用電上已起到引人注目的作用。但從總體的應(yīng)用技術(shù)水平和規(guī)模上看，與工業(yè)發(fā)達(dá)國家相比僅有很大的差距，主要問題是光伏系統(tǒng)造價偏高、系統(tǒng)配套工程裝備沒有產(chǎn)業(yè)化、應(yīng)用示范不夠和公眾對太陽電池應(yīng)用的巨大潛力缺乏了解以及系統(tǒng)應(yīng)用僅限于獨立運行，還沒有并網(wǎng)運行和與建筑業(yè)結(jié)合。因此，有必要加強太陽電池應(yīng)用技術(shù)研究和示范，推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，拓寬應(yīng)用領(lǐng)域和市場。2．目標(biāo)通過本項目執(zhí)行，實現(xiàn)如下目標(biāo)：小型光電源產(chǎn)業(yè)化100千瓦容量以下的獨立運行光伏電站系列化、規(guī)范化、商品化研究井網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)，為大規(guī)模應(yīng)用做好前期準(zhǔn)備3．內(nèi)容①小功率光伏電源產(chǎn)業(yè)化功率范圍：千瓦級、百瓦級產(chǎn)業(yè)規(guī)模：總?cè)萘看笥?兆瓦系統(tǒng)造價：比 八五 平均價格降低30％以上②獨立運行光伏電站系列化、規(guī)范化、商品化。功率范圍：10千瓦～100千瓦系統(tǒng)造價：比 八五 平均價格降低30％以上。③并網(wǎng)光伏發(fā)電技術(shù)研究和示范。兆瓦級并網(wǎng)光伏電站的前期研究10千瓦并網(wǎng)光伏示范電站100千瓦并網(wǎng)光伏電站用逆變器研制 光伏電站運行及與電力系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)研究。④高揚程光電水泵的研制主要技術(shù)指標(biāo)：揚程50～100米太陽電池功率5千瓦～10千瓦。這些是太陽能的作用,太陽能指的就是太陽能源,不包括陽光的其他作用.