太阳能是靠光还是热工作的?

作者&投稿:钟离券 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
太阳能是靠光发电还是热发电?如现在的天气基本没太阳,那是不是有光就可以了?我能否理解成只要白天就行~

理论上可以太阳能工作原理是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。当太阳光照射到半导体上时,其中一部分被表面反射掉,其余部分被半导体吸收或透过。被吸收的光,当然有一些变成热,另一些光子则同组成半导体的原子价电子碰撞,于是产生电子—空穴对。这样,光能就以产生电子—空穴对的形式转变为电能。
所以你用别的光代替太阳光是可以的

是靠光的 太阳能板的工作原理是 光子作用硅晶板使电荷越位形成电位差 也就是电压!你接通电路电压作用下形成电流!温差大会有微弱影响 但还是靠光产生电流!明白?

我们过去所说的闷晒式太阳能热水器,实际上是一种概念上的节能式热水器,其基本组成是一个或几个表面涂黑的盛水容器,背靠太阳光的面加上保温层,向阳的一面则用透明盖板封闭。当有阳光时,黑体容器就吸收阳光,使阳光内的红外部分加热容器内的水。无阳光时,容器内被加热的水,就得靠容器外的保温层或静止空气层暂时保温了。因为盛水容器表面的黑色涂料发射率很高,并且保温层保温效果也不好,这种闷晒式太阳能热水器通常一年最多只能使用两季。在此基础上发展起来的自然循环管式太阳能热水器,一年使用时间也不过三季,而冬季就需要用辅助电加热或燃气加热器内的水了。这样一来,太阳能热水器根本谈不上节能。
现在我们所说的太阳能热水器,其性能和用途同以前相比就大不一样了。单从性能来讲,集热器采用了热管真空管。这样,就大大增加了太阳能热水器的加热效率。热管,就是在集热器内充装适量的低沸点工质(戊烷工质的配比,一般是正戊烷60%,异戊烷40%)。在阳光作用下工质在集热器内相变蒸发成气体。该气体沿密封管竖直向上进入换热器内,遇冷水气体冷凝并将其潜热传给周围的水,冷凝后的工质在重力作用下,向下返回到集热器中,然后工质重量循环,最终将水加热。热管在运行中,利用了工质蒸发冷凝使热技术即工质显热与潜热的传递方式,热效率较高,节能明显。真空管是闷晒式太阳能热水器贮水箱被盖板包裹而成,并将两体之间抽空所得。其实它更像一个拉长的暖瓶内胆,在内管的外表面沉积了选择性吸收涂层,用来吸收太阳光加热内管中的传热流体。涂层的选择性是指它自身热辐射损耗降得极低,而它对太阳能的吸收率却极高。内外玻璃夹层的真空使气体的对流与传导热损降到极小。
太阳能靠光热转换不但能加热容器内的水,还能用晶体硅组片直接进行光电转换发电,即所谓的光伏发电系统。目前,它的最大光电转换率为17%,而我国科技人员在实验内的微晶光电转率为22%。近两年,利用空气源加热贮容器内的水相比直接电加热是一种辅助节能的好方法,它主要是利用热管内工质相变潜能的传递,从低温空气中吸取一定热量,通过压缩机将其位能提高后,向相对高温的水集合热量的过程。这样做,比直接用电热加热能节电1/3,可见发展前景不错。可是,空气源热泵热与太阳能热水器的集热方式不一样。
未来太阳能产品的发展,笔者个人的看法,应向着美观环保、长效节能、节水低成本方向发展。美观环保,就是在室外工作的太阳能热水器与整体建筑结合起来,而不能损坏建筑体本身甚至污染建筑表面,如果增加建筑上的太阳能热水器是画龙点睛的话,那就更好了。
随着我国自来水资源的逐渐短缺,设计太阳能热水器时,必须考虑它的节水作用。它的热水管子长,要考虑到线路流动时的水损失,热气蒸发时的水损失,管件接头处的跑、冒、滴、漏损失等因素。在太阳能热水器中的集热器与贮水箱之间,最好是使用除水以外的其他工质来传递热能。
由此可见,要想达到这个目标,首先就得使用高科技方法,开发出新技术、新材料,并尽快应用到太阳能产品中去。就拿现在的太阳能热水器来说,一年中有多少时间能够使用,必须听从“老天爷”的。集热器晚上不能工作,阴天不能工作,气温太低时不能工作。这样,它经常因气候原因放假修养。停用时间太久,集热器内就会锈蚀或结垢,产生“太阳能病毒”。所以,太阳能热水器有规律地使用是人们生活的需要,也是保持太阳能热水器自身性能的需要。那么,未来的太阳能热水器怎样随人们的需要而工作呢?这就是增强它自身的贮热功能。太阳能贮水箱(即贮热器)在室外不利于它的保温,分体安装太阳能热水器比较好,即把集热器安装在室外,而将贮水箱放在室内。
如果一个星期或更长时间天空中没有阳光怎么办,人们只能考虑集热和贮能的其他方式了。首先设想用光伏电源,把多晶硅或单晶硅结合到大口径真空管内,让它一管两用。当这种真空管受到阳光照射时,其红外线部分进行光热转换同时,其他光线粒子流就能使硅片进行光电转换,然后,把转换后的电能存在蓄电池内,待太阳能贮水器内水温降低后,再进行电热逆转换,以提升贮水器内的水温。但是,这种靠太阳能集热器与集电器结合的真空管,还是受“老天爷”的制约。
  当太阳能贮水器内的热量和蓄电池的电量因长时间使用而耗尽时,真空管受恶劣天气影响又不能工作,这时就要考虑利用风能发电或发热的方法。风能发电要求技术和设备比较高,这里我们先不考虑用它。如果用风轮发热技术还是可能的,即借助于风力吹动风轮转动,轮轴另一端的磁力发热片通过热管,把热量传递到另一端的水,其中被加热的水被循环送到室内的贮水箱内。
另外,天气还有一种特别情况,室外既无阳光又无风力。那么,真空管和风轮加热装置(包括光热、光电和风能转换装置)就不能正常工作了。这时,我们可以考虑用室内健身器(如轮骑机)加热贮水箱内的水,或直接发电充实蓄电池。这些,同风轮磁力片发热,发电方式相似,这里不在重述。
综上所述,要想高效率地使用太阳能热水器,就必须考虑到室外有无阳光这个因素。根据气象部门统计,天气的晴与阴短期内规律性并不强。而将全年作为一周期统计,其规律性就有数据可寻了。天气的这种长期有序、短期无序的状况,对我们研制新太阳能热水器提出了更高的要求。由于太阳能热水器的阳光不确定性,我们除了利用其它无偿能源给太阳能热水器补充热量外,还要兼顾到它自身的保温性。因此,太阳能热水器除了用现在的聚氨酯整体发泡外,还要研制出其它的保温性能更好的材料来,以减小其在无阳光和低温环境下的散热系数。这样,就能保证太阳能热水器的使用效率,从而使它更好地为人们服务。

靠光工作,吸收太阳的光能

太阳能电池发电原理:
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,如:单晶硅,多晶硅,非晶硅,砷化镓,硒铟铜等。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。
当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收;光子的能量传递给了硅原子,使电子发生了越迁,成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差,当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是:光子能量转换成电能的过程。
照射在地球上的太阳能非常巨大,大约40分钟照射在地球上的太阳能,便足以供全球人类一年能量的消费。可以说,太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净,不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。
此图根据蒲提斯的太阳系形成理论,太阳向宇宙空间辐射出巨的光热能量。

从太阳能获得电力,需通过大阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同,具有以下特点:①无枯竭危险;②绝对干净(无公害);③不受资源分布地域的限制;④可在用电处就近发电;⑤能源质量高;⑥使用者从感情上容易接受;⑦获取能源花费的时间短。不足之处是:①照射的能量分布密度小,即要占用巨大面积;②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来,瑕不掩瑜,作为新能源,太阳能具有极大优点,因此受到世界各国的重视。

要使太阳能发电真正达到实用水平,一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本,二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。

目前,太阳电地主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳电池变换效率最高,已达20%以上,但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低,但价格最便宜,今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到10%,每瓦发电设备价格降到1-2美元时,便足以同现在的发电方式竞争。估计本世纪末便可达到这一水平。

当然,特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多,如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电地,光电变换效率可达36%,快赶上了燃煤发电的效率。但由于它太贵,目前只能限于在卫星上使用。




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骆妻氟比:

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