第一篇第四十章生生不息的太陽能
太陽能簡介
太陽表麵溫度高達6 000℃，內部不斷進行核聚變反應，並且以輻射方式向宇宙空間發射
出巨大的能量。據估計，每三天太陽向地球輻射的能量，就相當於地球所有礦物燃料能量的
總和。人類利用太陽能有三個途徑：光熱轉換、光電轉換和光化轉換。
1光熱轉換
光熱轉換即靠各種集熱器把太陽能收集起來，用收集到的熱能為人類服務。
早期最廣泛的太陽能應用是將水加熱，現今全世界已有數百萬個太陽能熱水裝置。太陽
能熱水係統主要包括收集器、儲存裝置及循環管路三部分。
利用太陽能作冬天采暖之用，在許多寒冷地區已施行多年。因寒帶地區冬季氣溫甚低，
室內必須有暖氣設備，要減少化石能源的消耗，可設法利用太陽能。大多數太陽能暖
房使用熱水係統，也有使用熱空氣係統的例子。太陽能暖房係統由太陽能收集器、熱存儲裝
置、輔助能源係統及室內暖房風扇係統組成。太陽輻射熱經過收集器內的工作流體儲存，然
後向房間供熱。
目前，美國已興建100多萬個主動式太陽能采暖係統和超過25萬個依靠冷熱空氣自然流
動的被動式太陽能住宅。
2光電轉換
光電轉換即將太陽能轉換成電能。目前，太陽能用於發電的途徑有二：一是熱發電，就
是先用聚熱器把太陽能變成熱能，再通過汽輪機將熱能轉變為電能；二是光發電，就是利用
太陽能電池的光電效應，將太陽能直接轉變為電能。
太陽能電池的主要原理是：通過使用半導體材料，將較薄的N型半導體置於較厚的P型半
導體上，當光子撞擊該裝置的表麵時，P型和N型半導體的接合麵有電子擴散產生電流，可利
用上下兩端的金屬導體將電流引出利用。目前，太陽能電池的成本還較高，要達到足夠的功
率，需要相當大的麵積放置電池。
1953年，美國貝爾實驗室研製出世界上第一個矽太陽能電池，轉換效率為05％。1994
年太陽能電池的轉換效率已提高到17％。
3光化轉換
光化轉換即先將太陽能轉換成化學能，再轉換為電能等其他能量。我們知道，植物靠葉
綠素把光能轉化成化學能，實現自身的生長與繁衍，若能揭示光化轉換的奧秘，便可實現人
造葉綠素發電。目前，太陽能光化轉換正在積極探索、研究中。
太陽能知識
一般認為太陽能是源自氦核的聚合反應。太陽輻射能穿越大氣層，因受到吸收、散射
及反射的作用，故能夠直接到達地表的太陽輻射能僅存三分之一，其中７０％又是照射在海
洋上，於是輻射到陸地上的僅剩下約１．５×１０17千瓦/小時，數值約為美國１９７８
年所消費量的６ ０００倍。未被吸收或散射而能夠直達地表的太陽輻射能稱為“直接”輻
射能；而被散射的輻射能，則稱為“漫射”輻射能。地表上各點的總太陽輻射能即為直接和