【《太阳能资源的利用综述》2600字】

太阳能资源的利用综述太阳能被认为是21世纪传统化石能源的最佳替代品之一。由于其具有可再生资源，覆盖范围广，无污染等无与伦比的资源潜力，成为全世界科研工作者的研究和开发的主题。1912年意大利光化学家GiacomoCiamician就太阳能应用方向提出了太阳能光化学利用，使人类迎来真正的绿色化学工业的观点[8]。尽管太阳能在21世纪已经被全球人们公认是清洁能源之一，但是应用面积占全球能源供应总量中所占的比例相对较小，各国的研究人员都对太阳能资源的利用投入了大量的时间和经历，使得太阳能在研究和应用领域中表现出极高使用价值ADDINEN.CITEADDINEN.CITE.DATA[9-10]。目前研究工作已经从太阳能资源的纵向开发转化为横向能量的高效率使用上，太阳能资源利用中的低转化率和多样性是最重要的问题也是人们一直关注的重点。1.1太阳能光-电转换1-1太阳光谱主要包括无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、γ射线99.9可见光区（0.4～0.76μm）和紫外区（<0.4μm）。太阳能主要通过太阳能电池作为光源接收器和转换器，如图1-2（a）所示。太阳能通过半导体材料、真空装置或太阳能板的磁流体转化为热能，这种转化被称为光伏发电。光伏系统具有很高的利用价值，因为它的主要原材料是阳光，取之不尽、用之不竭的理念非常适合当前能源改革的主题。目前，我国太阳能光伏发电投资较大，但太阳能的能源利用情况仍不容乐观[12]。为提高太阳能的利用效率，人们对太阳能转换器中各部分零件做出相应的改善，最常见的研究集中在太阳能光伏发电材料的改善。光伏发电材料是基于晶体硅的器件，主要是因为半导体硅材料的优良特性，研究者在单晶硅的基础上研究出相应的复合材料改善，由于其在晶体结构的局限而造成应用上的不足ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Lewis</Author><Year>2005</Year><RecNum>86</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[16,17]</style></DisplayText><record><rec-number>86</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="5exedwawyattrleetx2ppzrdevzvs090rz99"timestamp="1552452191">86</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Lewis,N.S.</author><author>Crabtree,G.</author><author>Nozik,A.J.</author><author>Wasielewski,M.R.</author><author>Alivisatos,P.</author><author>Kung,H.</author><author>Tsao,J.</author><author>Chandler,E.</author><author>Walukiewicz,W.</author><author>Spitler,M.</author><author>Ellingson,R.</author><author>Overend,R.</author><author>Mazer,J.</author><author>Gress,M.</author><author>Horwitz,J.</author><author>Ashton,C.</author><author>Herndon,B.</author><author>Shapard,L.</author><author>Nault,R.M.</author></authors></contributors><titles><title>ReportoftheBasicEnergySciencesWorkshoponSolarEnergyUtilization</title></titles><dates><year>2005</year></dates><urls></urls><electronic-resource-num>10.2172/899136</electronic-resource-num></record></Cite><Cite><Author>Brinkman</Author><Year>2012</Year><RecNum>87</RecNum><record><rec-number>87</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="5exedwawyattrleetx2ppzrdevzvs090rz99"timestamp="1552455457">87</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Brinkman,G.</author><author>Denholm,P.</author><author>Drury,E.</author><author>Ela,E.</author><author>Mai,T.</author><author>Margolis,R.</author><author>Mowers,M.</author></authors></contributors><titles><title>SunShotVisionStudy</title></titles><dates><year>2012</year></dates><urls></urls><electronic-resource-num>10.2172/1036369</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[13]。太阳能的硅板材料的使用有超亲水复合材料金盏花状CuO纳米花和普鲁士蓝（PB）纳米颗粒的泡沫铜，该复合材料可以吸收太阳能全波段（300-2500nm），并且热传递也在硅板的基础上有了一定程度的提升[14]。同年，L.S[15]等人也发表了关于太阳能铜材料@水纳米流体应用于太阳能热虹吸材料的应用，其热传递效果皆强于传统平板结构。相对比于金属材料，非金属也在太阳能应用方面表现出了不错的成绩，由于离子晶体碲化镉（CdTe）延展性较好，可以作为薄膜材料降低安装成本，解决传统太阳能板厚重和安装复杂等问题[16]。但是过渡金属的使用安全问题一直存在争议。其中过渡金属碲的本身的优良光导性和资源的稀缺性也成为了对立的矛盾所在。这些材料的长期稳定性仍有待确定ADDINEN.CITE<EndNote><Cite><Author>Green</Author><Year>2016</Year><RecNum>45</RecNum><DisplayText><styleface="superscript">[22,23]</style></DisplayText><record><rec-number>45</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="sf5pwafwwwsp2fe0wr9vd0vysa5xdvedvsz9"timestamp="1535178194">45</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Green,MartinA.</author><author>Emery,Keith</author><author>Hishikawa,Yoshihiro</author><author>Warta,Wilhelm</author><author>Dunlop,EwanD.</author></authors></contributors><titles><title>Solarcellefficiencytables(version48)</title><secondary-title>ProgressinPhotovoltaics:ResearchandApplications</secondary-title></titles><pages>905-913</pages><volume>24</volume><number>7</number><section>905</section><dates><year>2016</year></dates><isbn>10627995</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1002/pip.2788</electronic-resource-num></record></Cite><Cite><Author>Zhu</Author><Year>2015</Year><RecNum>19</RecNum><record><rec-number>19</rec-number><foreign-keys><keyapp="EN"db-id="sf5pwafwwwsp2fe0wr9vd0vysa5xdvedvsz9"timestamp="1534944193">19</key></foreign-keys><ref-typename="JournalArticle">17</ref-type><contributors><authors><author>Zhu,Yanji</author><author>Wang,Baohui</author><author>Wang,Huaiyuan</author><author>Liu,Xuelin</author><author>Licht,Stuart%JSolarEnergy</author></authors></contributors><titles><title>TowardsefficientsolarSTEPsynthesisofbenzoicacid:Roleofgraphiteelectrode</title><secondary-title>SolarEnergy</secondary-title></titles><periodical><full-title>SolarEnergy</full-title><abbr-1>SoEn</abbr-1></periodical><pages>303-312</pages><volume>113</volume><section>303</section><dates><year>2015</year></dates><isbn>0038092X</isbn><urls></urls><electronic-resource-num>10.1016/j.solener.2015.01.009</electronic-resource-num></record></Cite></EndNote>[17-18]。图1-1（a）太阳能能量分布曲线（b）太阳能电磁波波长除上述材料外，有机聚合物在太阳能电池的应用中也发挥出其功能上的可塑性优势。如以非富勒烯有机体为光接受主要材料，非富勒烯（NF-OSCs）[19-20]作为光电接收器，本身有一个狭窄的带隙（1.33eV）和一个强大的吸收电子能力，以及高通过率和电子迁移率，流动性较高。染料敏化太阳能电池也具有强大的电子吸收能力（DSSC），与非富勒烯有机太阳能大体类似，染料敏化太阳能电池也有施主-受主（D-A）配置，这种强大的电子接收能力提高了光电压和稳定性，同时保持了设备的效率[21]。（a）新疆地区太阳能发电装置：（b）太阳能平板接受器（c）太阳能光伏光电转换：（d）染料敏化太阳能电池图1-2太阳能发电装置和材料示意图随着时代的创新，能源格局发生了变化。由于石油是一种不可再生资源，其产量越来越低，人们已经将对化石能源的依赖转变为可再生资源的开发与利用。目前太阳能的应用在不断增多，光伏发电系统走进人们的生活。太阳能的利用主要分为几个方面：目前对太阳能的使用集中在太阳能发电方面，如大型太阳能发电站，太阳能车，建筑一体化和风光互补系统。太阳能的其他使用方法还包括利用太阳能进行能量转化，将太阳能转化成高附加质的燃料等。1.2太阳能光-热转换在太阳能中，红外波段约占光谱的20%，可见光波段约占25%，紫外波段约占12%。因此，太阳红外光也是一种高质量的光源。然而，太阳红外光是一种不可见光源，需要通过太阳能电池和储能装置进行转换和储存。以热交换器的太阳能集热装置为介质，实现太阳光热转换。近年来，越来越多不同类型的太阳能被引入和研究，包括平板太阳能集热器[22]和全玻璃真空管集热器[23]。与其他国家相比，我国太阳能技术的研究具有起步早、发展快的优势。太阳能热转换系统由抛物线槽集热器、线性菲涅耳反射镜、动力塔（即中央接收系统）和圆盘发动机组成。当地气温逐渐升高，有的甚至可以上升到1200℃[24-25]。随着科技的发展，系统的组成不断更新。传统的线性菲涅耳反射镜价格昂贵，重量大，使用和安装阻力大。近年来，一种注水线性菲涅耳反射器的出现，改变了传统材料的使用。它采用薄平板玻璃形成空心三棱镜，并在空心部分注入纯水以减少透镜材料的使用，从而降低太阳能集热器的成本，通过蒙特卡洛光线追迹法，研究了聚光器在不同太阳入射角下的光学特性。结果表明，该方法可以实现浓缩效果和光斑宽度，基本上达到理论饱和，具有工程可行性[26]。以往集热器不允许使用水溶液，因此盐和高沸点有机物的使用得到认可。太阳能介质被用作被加热的传热材料。