我对太阳能利用的思考.doc

我对太阳能利用的思考二（9）班 秦凡 辅导老师：石祚萍初中物理老师激情澎湃地对我们说：“谁能将太阳能利用率再提高几个百分点，谁就站在能量利用的至高点。”他话音未落，报纸上传来消息，三结接收器的转换效率提高至41.1%老师刚刚才说目前太阳能效率只有20%。科技的发展日新月异，各国就新能源的研究展开激烈的竞赛；特别是太阳能利用方面，稍不留神就远落后于他国，而落后是要挨打的！本文我会谈谈几点我对太阳能利用的思考，大多是吃饭睡觉时的一闪灵光，虽然幼稚可笑，但我想，要是中国13亿人每天冒出个新点子，中国智慧的年产量那是相当可观。人类利用太阳能大概是受植物启发，我们的老师这大自然鬼斧神工的杰作每天不辞辛劳地将太阳能、水、二氧化碳生产成有机物和氧气，供世界运作。既然认植物为老师，那他的每个优点都值得我们学习。一植物真正将光能转换为电能的中心色素只占少部分，而绝大多数色素用来聚光，这是说，为了达到高效，你的原料要足够充足。足够充足！一块太阳能板放在那儿，给它两倍三倍的光强，我想效率该会提高。为了验证这显而易见的结果，我想到我的小计算器，聚光用凸透镜。过程是这样的：阳光明媚的上午，我屁颠颠取来带光能板的计算器，凸透镜和几片黑纸。光能板一共四格，我用黑纸遮住两格，显示屏就不显示数字了，然后对着太阳，用凸透镜聚光，当亮光斑照在剩下两格时，显示屏上又显示出数字。按了“1+1”果然等于“2”能正常工作。分析一下，倘若计算器工作需三份光能，正常阳光下每格仅照一份光能，四格见光，计算器活力十足，但遮住两格就无法正常工作，然后用凸透镜聚光，使每格能照到1.5份光能两格共照3份光能，这样又能正常工作了。然而，当我遮住3格，仅用一格见光，再用凸透镜汇聚比刚才更小的亮斑（那叫一个刺眼），计算器并不给力，不像我预想的那样显示数字“2”。说明此时这一格没能吸收“3份光能”导致供电不足。这着实让我吃了一惊，立刻做出猜想，刚才那个光斑所含光能不足3份，要么就是一格光能板单位时间吸收光能达不到3份。我更编向于后者，因为后来照在那一格的光斑贼亮，我相信其光强很大。再一想，就算给它足够大的光强，它也不可能达到100%的转换效率，因此，一种光电转换材料有它的极限效率（这有点像物理课现在学的，光电效应实验中光电子的最大初动能或遏制电压与入射光的强度无关那样）。但很明显，在正常光照下，光能板并没达到最大效率。我查阅了一下资料，聚光这一原理大多用在太阳能热电站上，用半圆弧面镜等收集阳光，但那是用来聚集热量烧油发电的，我觉得普通太阳能电池将太阳能转变为电能的在正常光照下并未达到最大效率，为何不在表面镀上一层聚光但不发电，仅仅用来传递光能以增大单位面积所受光强的物质。用凸透镜无法大面积聚光问题，但我想会有一种材料其透光性很好，像由无数个小凸透镜组成一样，能汇聚更多的光子。或者说借鉴半圆弧面镜，将太阳能接收器改造成像蜂巢那样一个小圆凹槽，将小圆凹槽密密排列，以增大受光面积；不一定像现在的单晶硅片那样光滑，像镜子一样反射阳光，那得损失多少光能。总之，我的第一个想法：对于无法再提高转换效率的接收器，我们可以提高它周围环境的光强，通过使用聚光材料的方法或改进接收阳光的方式，使其达到最大效率。二再回到植物老师这边，她多么强大，轻而易举有条不紊地进行复杂细密的光合作用的工序，电子在工序中像流水一样畅快流动。我觉得光合反应中复杂的反应其根本是电子的流动，而使反应如此迅速是因为有大量专一的酶。酶这种超高效的催化剂有雷人的效果，虽然不能称作提高效率，但就提高反应速率这一点来说在相同时间内完成更多工作量是值得考虑的。比如太阳能电池，那种带有储电功能的，一定涉及将电能转化为化学能的过程，如果用上催化剂，光照相同的时间难道转换成的化学能不多一些？酶是蛋白质，而且到哪去找这种酶呢。这是另一个问题，我的看法是，以现在的科技，有能力制造蛋白质，再通过生物技术大量生产。其次为什么要去找呢，何不创造自然界本没有的酶？不知道现在有没有人分析过酶的结构、构成和反应物之间的关系，至于分析过程嘛，可以用超级计算机完成。我的猜想是既然一种反应能对应一种酶，那么应该存在着一种关系，使任何一种反应都通过这种关系都能得到有利于该反应的酶的结构和构成。我想倘若猜想正确，那么世界一切反应都可以人为制造出该种酶，并且是与反应条件很适宜的，世界岂不会变得更“快”？与植物体内相似，酶在液态环境中催化效率更高，不知道太阳能电池内部构造，倘若重要反应部位内容物为液体或糊状，不知道效果怎么样。我的第二个想法：在太阳能电池某些发生反应的部位渗入适量的酶。三植物光合作用是为了生存，她晚上怎么活呢。这又是一个神奇的设计，她把光能固定下来，晚上再用电是无法储存的，太阳能晚上怎么发电呢。这一点好像太阳能热电站已解决，就是把用太阳能加热的热盐一部分用来白天发电，一部分储存起来晚上发电，这样白天再将冷盐加热，形成新的热盐，如此循环使用。而更具有发展前景的太阳能光电站却只能束手待毙，因为光伏发电，只能靠蓄电池来储能。那我们能不能换个角度，太阳能为什么要用来直接发电呢，或者说转变成其它各类的能量就像植物将其变为稳定的化学能那样。植物里阳光能让水光解，我们能没有办法？将水分解为氧气和氢气这天下最清洁的燃料，再运用于燃料电池之类的。我的第三个想法：太阳能还可以运动到更广泛的空间，只要是将它固定成有利于人类的能量的都应去研究一下。当然，还有很多想法，但到网上一查，嘿，早就运用到实践里了。听说中国到2050年太阳能发电力争达全部电力的20%，心里着实激动，中国强大了。想想，日益扩大的沙漠（悲哀）其实也是资源，我国有大片荒地适合用来太阳能发电，相信未来中国越来越干净。但心里也有担忧：一是，太阳能发电真正达到规模效益，还需多种因素努力，我觉得在大力发展太阳能技术的同时，还得加快研究“人造太阳”核聚变发电，因为这是另一种高效可靠的清洁能源，而听