當前,太陽能電池的開發應用已逐步走向商業化、產業化;小功率小麵積的太陽能電池在一些國家已大批量生產,並得到廣泛應用;光電轉換技術日益成熟,轉換率逐步提高;可以預見,太陽能電池——這個電池家族的後起之秀,很有可能作為替代化石燃料的重要能源,在人們的生產、生活中占有越來越重要的位置。
跨世紀的太空電站
1968年,美國科學家彼得·格拉澤博士提出一個大膽而天才的設想,既然人造衛星能利用太陽光照射獲取電能,那麼是否可以利用衛星建立起太空電站,而向地麵輸送電能呢?
這個設想無疑具有相當大的誘惑力。因為,在宇宙空間利用太陽能,要比在地球表麵利用太陽能條件優越得多。首先,由於地球的自轉,地球表麵總有背朝太陽的一麵,一天中將近一半時間無法充分利用太陽能,而宇宙空間基本沒有白天黑夜之分,即使有陰影,也是很短一段時間。其次,太陽光穿過大氣層到達地球表麵時,輻射強度已經大大減弱,到達地麵的陽光,又有相當一部分被反射回去。據專家推測,在宇宙空間接收的太陽能要比在地球上至少多4倍以上。在太空建電站,不用考慮位置問題,不像在地球上會受到緯度、地理環境、雲層等的影響,這也是太空電站的優勢之一。況且,太空電站無需蓄能設備,可以源源不斷地向地球輸送電能,如果在太空中建起足夠數量的太陽能電站,地球將會成為一個讓煤和石油走進燃料博物館的無煙世界,這是多麼誘人的前景啊!
當然,設想要變成現實,需要經過艱苦的努力。但設想並不等於幻想,人類已經把太陽能電池送上了太空,已經掌握了一定的空間技術,建造太空電站並非天方夜譚。
目前,已經有幾個國家提出了設計方案。方案之一就是在地球同步軌道上建立大型衛星發電站。在這個軌道上,衛星繞地球飛行一圈的時間正好與地球自轉一周的時間相同,所以可以用它把收集到的太陽能轉換成電能,再通過微波發生器24小時不停地傳給地麵接收站。
由於現在太陽能電池的光電轉換效率不高,一般不超過20%,所以建立大型太空電站的材料數量是相當可觀的。據計算,建一座發電能力8000萬千瓦的空間電站,要裝配幾百億個電池片,64平方公裏麵積的太陽能電池板,2平方公裏的輸送天線,整個電站的重量數以萬噸!把這樣一個龐然大物發射上去並建造起來真是談何容易!專家們的方案是采取化整為零的辦法,用航天飛機往返於地球和太空,把零部件一個個運送到3萬多公裏高的衛星軌道進行組裝,這絕對是一個史無前例的巨大工程!
太陽能電池的效率雖然目前還不太高,但它的問世畢竟給人們帶來了希望。本世紀70年代,美國發射的空間實驗室,就已帶有近15萬個小型太陽能電池,可發電115千瓦。近年來,科學家們不斷地研究提高太陽能電池光電轉換率的辦法,預計到21世紀初,太陽能電池的光電轉換率可普遍提高到30%以上,重量可以減少為原來的1/3。跨世紀的太空電站已經成為一些國家開發宇宙的藍圖。
美國計劃在下一個世紀初,建造60個太陽能發電衛星,每顆衛星發電能力為500萬千瓦,並準備在本世紀末開始建造世界上首座太空太陽能發電站。
日本在1990年試製成了世界上第一個微波送電裝置,並著手設計發射動力裝置,準備先在太空安裝一個發電能力為500萬千瓦,麵積為10平方公裏左右的太陽能電池板,用微波送電裝置將電能輸回地麵接收站。如果試驗成功,計劃在50年內建立起宇宙太陽能電站。
美國還把目光投向了月球,準備在月球上就地取材,製造電站設備,建立起規模宏大的月球太陽能發電站。
隨著“哥倫比亞”號航天飛機進入太空,人類的航天時代已經到來。航天技術的飛速發展,給人類鋪設了一座通向宇宙的“金橋”。可以相信,實現彼得·格拉澤天才設想的日子不會太遙遠了。