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1、太阳能资料1太阳能资料 【太阳能电池】 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PN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PN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。 晶体硅太阳能电池的制作过程 “硅”是我们这个星球上储

2、藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。20世纪末，我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程b、拉棒过程c、切片过程d、制电池过程e、封装过程。 太阳能电池的应用 上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源

3、、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势。太阳能光伏玻璃幕墙组件得应用越来越多，随着上海和北京的几个项目进入实质性运转，这种方式将会代替普通玻璃幕墙，它具有反射光强度小、保温性能好等特点！ 利弊】 优点： (1)普遍：太阳光普照大地，无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且勿须开采和运输。 (2)无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁的能源之一，在环境污染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。 (3

4、)巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿t标煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。 (4)长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。 缺点： (1)分散性：到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1m 2面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。而在冬季大致只有一半，阴天一般只有15左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能

5、时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。 (2)不稳定性：由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。 (3)效率低和成本高：目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，

6、因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。 作者： 202.121.7.* 2007-9-11 10:56 回复此发言 2太阳能资料 太阳能利用中的经济问题： 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，我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7

7、6，已成为我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。 【原理】 太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367kw/。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/，相当于有102000TW的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能

8、源（地热能资源除外）虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。 尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能

9、的光热、光电和光化学的直接转换。 太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。 自从1973年第一次石油危机发生，世界各国警觉到石化能源的独占性及有限性，因此积极开发太阳能源应用科技，以期利用太阳能源应用之技术减低对石化能源的依赖性。时至於今，太阳能源利用作为化解石油危机的功能并未真正发生。反而因化石能源随人类文明增进而过度开发，导致全球气候异常暖化。全球气候环境异常变迁引起包括太阳能之再生能源技术之开发利用再度成为各国极力发展的课题。 工研院能资所自1982年起在经济部能

10、源委员会之资助下开始从事一系列太阳能源技术的开发与推广工作。其中包括： 太阳热能发电评估 太阳能热水器性能测试 太阳能热水器开发（包括储置式集热器、热管集热器、高分子集热器等） 太阳能除湿空调（包括液体吸附除湿、固体除湿、除湿辐射冷却、农作物乾燥、温室、种子储存、茶叶烘焙等） 太阳能工业制程预热系统设计评估 太阳能温水游泳池设计 太阳能中温集热器开发 太阳能屋（包括光电、光热、建筑物节能等） 非晶矽薄膜太阳电池技术开发 太阳光电能系统设计及评估 太阳能纯水机 过去一、二年间，本研究室之太阳能技术研发及推广之重点系以多功能/高效率整合应用技术/产品开发、性能检测技术开发、产业制程技术服务、产业资

11、讯调查及教育宣传。主要内容简述如下： 壹体式太阳能热管集热器：利用热媒液、气相质传原理集热，解决一般平板式集热器易结水垢、内部腐蚀、储水桶散热、及结冻等弱点。而壹体式结构设计可符合工厂品管、量产能力及组装安搬等要求。 太阳光电能辅助冷气系统开发：主要整合国内太阳光电能系统设计技术，开发高效率系统设计技术，利用太阳光电能模板将太阳光转换成冷气系统所需之电力，提升偏远地区或电力不足地区之生活品质。 作者： 202.121.7.* 2007-9-11 10:56 回复此发言 3太阳能资料 复合式太阳能除湿/热水器开发：主要为高效能、多功能集热器应用技术开发。利用太阳热能加热工作流体(水)及除湿剂再生

12、，达到热水与除湿空调之双重功能。 太阳能焙茶机商业化：系利用120以上之太阳热能技术，烘焙制作高品质茶叶。制程时间大幅缩短且完全不需传统能源。茶叶焙制后之风味颇似碳焙，曾获鹿谷等地茶农肯定，经济价值高。 太阳能热水器性能测试技术开发：系针对国内厂商集热器开发、制程改善等需求而开发建立。以近全自动测试及控制系统同时测试6具集热器，可大量降低工时成本。配上制程改善试验技术，可协助厂商有效降低制作成本、提生产品竞争力。 大型宣导活动推广：举办大型活动，结合政策及教育宣导、文宣与商展为一体，扩大太阳能利用推广及促进产业市场商机，藉此达到教育宣导、产业促进等全方位推广之目的。 现况：研究计画/能力 目前

13、本研究室由经济部能源委员会委托进行太阳能应用技术开发计画，计画研发工作重点如下所示： 太阳能发电方面: 太阳能光伏发电是一种直接将太阳能辐射转换成为电能的新型发电技术，该技术在我国80年代中后期就已初具规模，自90年代以来进入快速发展时期，在诸如“西藏阳光计划”、“森林防火通信工程”等国家建设计划中大展拳脚。分散的户用光伏电源系统已开始以商品形式直接进入千家万户，光伏发电市场初步形成。太阳能光伏发电技术能量转换的关键器件是太阳能电池。成本高是太阳能电池发展的瓶颈，鼓励发展民用光伏系统，扩大生产规模以降低成本是光伏发电市场未来的发展方向，预计到2015年，我国将开始大规模发展并风式屋顶光伏系统。

14、 太阳能热水器便是太阳能成果应用中的一大产业，它为百姓提供环保、安全节能、卫生的新型热水器产品，太阳能热水器就是吸收太阳能的辐射热能，加 热冷水提供给人们在生活、生产中使用的节能设备。 系统组成 集热器： 系统中的集热元件。其功能相当于电热水器中的电热管。和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的白昼。 保温水箱： 和电热水器的保温水箱一样，是储存热水的容器。因为太阳能热水器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储存起来。容积是每天晚上用热水量的总和。采用同乐搪瓷内胆承压保温水箱，保温效果好

15、，耐腐蚀，水质清洁，使用寿命可长达20年以上。 连接管道： 将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温水箱输送到集热器的通道，使整套系统形成一个闭合的环路。设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最佳工作状态至关重要。热水管道必须做保温处理。管道必须有很高的质量，保证有20年以上的使用寿命。 环保作用 每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日，可产生相当于2.5度电的热量，每年可节约标准煤200公斤左右，可以减少700多公斤CO2的排放量。太阳能热水器的广泛运用，包括生活用热水，采暖，空调,在省钱的同时必将极大地改善地球的污染状况。 目前市场常见太阳能热水器品牌有：清华阳光、皇明、

16、阿里斯顿、神光、华扬、桑普、华帝、海宁市神太、喜满天、豪意、跃美等等适用于多晴少云地区。 目前太阳能热水器占整个热水器市场的11.2，而据预测，到2015年，我国太阳能热水器普及率将达到30。现在各地均用电非常紧张，能源非常紧缺，使用太阳能热水器可以节约很多能源，还可以防止污染。从个人角度来说，用太阳能热水器价格要比用电热水器便宜得多，比用电、用燃气至少节约三分之二以上。所以建议您选用太阳能热水器，一来可以节约用电，二来长远考虑使用费用也较低。 A真空管式太阳能热水器工作原理：真空管吸热-微循环-保温水箱-测控制系统-用户。真空管式太阳能热水器，利用真空管集热，最大限度的实现光热转换，经微循环

17、把热水传送到保温水箱里，通过专用管路至用户。控制系统把自来水通过控制阀，控制仪等送至太阳能以达到自动化控制。辅助电加热安置在水箱里，已备阴、雨、雪天使用，节电90%。并自动化运行。性能特点及技术参数集热元件-真空管技术参数规格:1200mm47mm1500mm47mm。目前集热效果的最好的是AL-N/AL真空溅射选择性镀膜，本产品采用1.2、1.5m利用该涂层的玻璃真空管，其吸收率0.93红外发射率0.6，平均热损Uct0.9W/真空度P5103pa采用性能相当于美国的高硼硅3.3特硬玻璃制造。保温材料性能特点及技术参数：保温材料的好坏直接关系着热效率和晚间清晨的使用，在寒冷的东北尤其重要。目

18、前较好的保温方式是进口聚氨脂保温，若配料、工艺、环境、温度不适，也会造成发泡不均或泡孔过大、工质缓慢漏失保温性逐渐下降的后果，这就需要厂家有专门的发泡机械、标准化模具和较高的工艺技术水平。另外，我们不仅要了解产品用材工艺、还要看厂家的机械设备、模具等有机成本的高低、质量监测的水准。产品质量直接关系消费者的利益。聚氨酯保温层厚度：70mm闭孔率:65.69导热系数:19.83mw/m.k，并经过高温熟化处理。水箱内胆与支架水箱内是储存热水的重要部分，其用材料强度和耐腐蚀性至关重要，优质的选材应是进口SUS304板材，厚度在0。 作者： 202.121.7.* 2007-9-11 10:56 回复

19、此发言 4太阳能资料 6mm-0。8mm之间不锈钢板，氩气保护,高频自动焊接,提高钢板在各种水质或各种环境耐腐蚀性能，是比较先进的焊接工艺支架材料全部采用不锈钢（SUS304），外观美观、强度高、整体采用螺栓连接，支架、整机刚性强,而且利于运输安装，抗腐能力强。B热管承压式太阳能热水器工作原理：真空管吸热-热管传导热-保温水箱-控制系统-用户。（价格较高）热管承压式太阳能热水器，利用真空管集热，内置型翅片，把高温环境中的热量传给热管、热管迅速将热量传入水箱，特别在多云，辐射强度低的情况下，启动传热快。经连续测试，热管式太阳能热水器，日平均热效率高达56%。传热元件-热管技术参数规格：81520

20、国内热管生产厂很多，我们对国内所有热管进行检测，按GB/T14812-1993、GB/14813-1993对热管性能和热管寿命进行实验检测，大多有机热管在一、两年后，传热效率明显下降，最后选定无机分子热管（美国-MACBLE公司专利技术），通过美国思坦福研究院（SRI）长期系统测试，证明其具有卓越的传热性能。传热不需工质相变，靠分子热运动、传热快、传热效率高。承压能力高热管式太阳能热水器水箱，采用2MM厚钢板，弧型封头，CO2自动焊接，承压能力0.6MPa，密封工作压力高达1.2Mpa。选用国际先进化学镀镍技术，表面喷涂达到国际先进水平。集热器可承受自来水的压力（试验压力最高可达1.2MPa）

21、。尺寸符合TB311-74规定，抗冻、承载能力强热管式太阳能热水器采用热管传热技术，集热管内无水，不会因高寒地区气温过低而冻破集热管，从而影响使用。而且因管中无水，若一支热管破损，不会影响整机工作，这样热水器使用范围更广。支架材料全部采用不锈钢（SUS304），外观美观、强度高、整体采用螺栓连接，支架、整机刚性强而且利于运输安装，抗腐能力强。 真空管式太阳能热水器工作原理：真空管吸热-微循环-保温水箱-测控制系统-用户。真空管式太阳能热水器，利用真空管集热，最大限度的实现光热转换，经微循环把热水传送到保温水箱里，通过专用管路至用户。控制系统把自来水通过控制阀，控制仪等送至太阳能以达到自动化控制

22、。辅助电加热安置在水箱里，已备阴、雨、雪天使用，节电90%。并自动化运行。性能特点及技术参数集热元件-真空管技术参数规格:1200mm47mm1500mm47mm。目前集热效果的最好的是AL-N/AL真空溅射选择性镀膜，本产品采用1.2、1.5m利用该涂层的玻璃真空管，其吸收率0.93红外发射率0.6，平均热损Uct0.9W/真空度P5103pa采用性能相当于美国的高硼硅3.3特硬玻璃制造。保温材料性能特点及技术参数：保温材料的好坏直接关系着热效率和晚间清晨的使用，在寒冷的东北尤其重要。目前较好的保温方式是进口聚氨脂保温，若配料、工艺、环境、温度不适，也会造成发泡不均或泡孔过大、工质缓慢漏失保

23、温性逐渐下降的后果，这就需要厂家有专门的发泡机械、标准化模具和较高的工艺技术水平。另外，我们不仅要了解产品用材工艺、还要看厂家的机械设备、模具等有机成本的高低、质量监测的水准。产品质量直接关系消费者的利益。聚氨酯保温层厚度：70mm闭孔率:65.69导热系数:19.83mw/m.k，并经过高温熟化处理。水箱内胆与支架水箱内是储存热水的重要部分，其用材料强度和耐腐蚀性至关重要，优质的选材应是进口SUS304板材，厚度在0。6mm-0。8mm之间不锈钢板，氩气保护,高频自动焊接,提高钢板在各种水质或各种环境耐腐蚀性能，是比较先进的焊接工艺支架材料全部采用不锈钢（SUS304），外观美观、强度高、整

24、体采用螺栓连接，支架、整机刚性强,而且利于运输安装，抗腐能力强。B热管承压式太阳能热水器工作原理：真空管吸热-热管传导热-保温水箱-控制系统-用户。（价格较高）热管承压式太阳能热水器，利用真空管集热，内置型翅片，把高温环境中的热量传给热管、热管迅速将热量传入水箱，特别在多云，辐射强度低的情况下，启动传热快。经连续测试，热管式太阳能热水器，日平均热效率高达56%。传热元件-热管技术参数规格：81520国内热管生产厂很多，我们对国内所有热管进行检测，按GB/T14812-1993、GB/14813-1993对热管性能和热管寿命进行实验检测，大多有机热管在一、两年后，传热效率明显下降，最后选定无机分

25、子热管（美国-MACBLE公司专利技术），通过美国思坦福研究院（SRI）长期系统测试，证明其具有卓越的传热性能。传热不需工质相变，靠分子热运动、传热快、传热效率高。承压能力高热管式太阳能热水器水箱，采用2MM厚钢板，弧型封头，CO2自动焊接，承压能力0.6MPa，密封工作压力高达1.2Mpa。选用国际先进化学镀镍技术，表面喷涂达到国际先进水平。集热器可承受自来水的压力（试验压力最高可达1.2MPa）。尺寸符合TB311-74规定，抗冻、承载能力强热管式太阳能热水器采用热管传热技术，集热管内无水，不会因高寒地区气温过低而冻破集热管，从而影响使用。而且因管中无水，若一支热管破损，不会影响整机工作，

26、这样热水器使用范围更广。支架材料全部采用不锈钢（SUS304），外观美观、强度高、整体采用螺栓连接，支架、整机刚性强而且利于运输安装，抗腐能力强 作者： 202.121.7.* 2007-9-11 10:56 回复此发言 5太阳能资料 太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或110V，还需要配置逆变器。各部分的作用为： （一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。太阳能电池板的质量和成本将直接决定整个系统的质量和成本；

27、 （二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项； （三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 （四）逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电

28、能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。 太阳能发电系统的设计需要考虑如下因素： Q1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？ Q2、系统的负载功率多大？ Q3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？ Q4、系统每天需要工作多少小时？ Q5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？ Q6、负载的情况，纯电阻性、电容性还是电感性，启动电流多大？ Q7、系统需求的数量。 - 太阳能发电：其实并不贵 本期提示 无锡尚德太阳能电力公司总经理施正荣博士在澳大利亚

29、学习工作了14年。他归国创业，惟一目的就是发展我国的太阳能电力产业。他说：“社会上有一个误会，一再地说太阳能发电的成本较高。据我看来，如果大家用环保和可持续发展的标准来计算，与火电相比， 太阳能发电，并不算昂贵。如果国家当机立断，推出鼓励发展绿色能源的产业政策，随着技术的进步，太阳能发电的成本，还将进一步降低。”他的这番话引起了记者的好奇，记者采访了许多专家，请他们共同探讨：该怎么做，才能让太阳能电力尽量为人类和环境造福。 产业应用消纳研发成本 中科院电工所研究员马胜红说,一项新技术,在发展的不同阶段,有不同的应用需求。同其他可再生能源发电技术相比,光伏发电在解决边远地区分散的村落和农牧户供电

30、方面有突出的技术和经济优势,将在解决我国3000万远离电网的群众供电发挥主要作用。在一些特殊领域,光伏发电已经迅速崛起,在航天电源、通讯机站无人值守电源、管道阴极保护、军事野战电源、玩具、钟表、街灯、庭院灯以及最近兴起的环保建筑等许多领域,已经显示出“比较优势”。产业上的应用能够消纳不少研究成本,进而推动技术研究的深入,找到更合适的材料和降低成本的解决方案。 皇明太阳能集团原本专心经营光热业务,其太阳能真空管热水器在我国的市场占有率第一。公司总裁黄鸣说：“我们最近也在考虑向光电方向进军,我们已经推出太阳能照明业务,在山东日照市做了一个样板工程。我相信,只要产业鼓励政策明朗,太阳能发电成本会在应用的推动下迅速下降。”中国太阳能学会秘书长孟宪淦介绍说,我国是太阳能资源丰富的国家之一。我国有荒漠面积108万平方公里,主要分布在光照资源丰富的西北地区。1平方公里面积可安装100兆瓦光伏阵列,每年可发电1.5亿度;如果开发利用1%的荒漠,就可以发出相当于我国2003年全年的耗电量。在我国电力干线周围有适合于大规模安装光伏发电开发的浩瀚荒漠,开发利用荒漠太阳能资源对于我国有着深远的战略意义。学习目前欧洲、日本的经验,实施屋顶光伏项目,也是十分重要的出路。 作者： 202.121.7.* 2007-9-1