太陽能利用裝置

太陽能利用裝置
太陽放射光和熱所產生的能量，對生活在地球上的萬物是不可缺少的生命源泉。人餓了要吃東西，而一切食物都可以說是太陽能的貯存袋。也就是說，太陽發出的放射能先供植物進行光合作用，將水和二氧化碳製成碳水化合物。動物又靠食用植物而生存，人將這些由太陽能變成化學能的能量貯存袋吃進去，在體現人變成機械能，這就是吃了東西纔有力氣的道理。
草木是一種太陽能貯存袋；煤炭和石油也可以說是在數億年前理在地下保存至今而由現代人開採出來利用的太陽能貯存袋。地球上的風雨、海浪、潮汐等現象的能量，無不來自太陽。太陽的光和熱經過1．5億公里的旅途到達地球，只是極少部分。但它所帶來的溫暖和光明，足夠整個地球一切生物的活動所需了。
在一年中由太陽放射達地球的能量相當幹人類一年中所用能量的26 000倍，換句話說，地球接受20分鐘日照能量就夠人類一年所用。但太陽輻射到地球的能量，其中35％要反射回去，18％被大氣層吸收，其餘47％穿過大氣層到達地球表面。單是照在美國路面上的太陽能，就相當於世界礦物燃料消耗量的兩倍，可見，太陽能是何等豐富。
只可惜能量過幹分散，地面單位面積的照射量並不大（平均約爲0．5?0．7千瓦／米2），收集利用十分困難，費用昂貴，且在晝、夜、陰、晴等情況時也有差異。
儘管如此，人類自古以來就想方設法地利用這取之不盡、用之不竭又無公害的能源。我國早在公元前5世紀就認識了凹面鏡的聚焦特性，稱凹面鏡爲陽隧，意思是利用陽光來取火的工具。古希臘哲學家蘇格拉底建議，房屋應南高北低，以便吸收冬天的陽光。相傳，公元前214年，著名的古希臘科學家阿基米德曾在岸邊用許多金屬鏡反射陽光，燒燬了敘拉古海面的羅馬艦隊。
1861年法國的莫謝教授用一面鏡子把太陽光聚焦在鍋爐上，驅動蒸汽機。 1869年他出版了一本講太陽能的書，9年後又在巴黎博覽會上展出太陽能冰箱。1871年英國工程師威爾遜在智利拉斯薩林納斯設計了第一套太陽能蒸餾器，把當地不能飲用的鹹水蒸餾成淡水。
進入20世紀，能源領域一時成了煤炭和石油的一統天下。但到了對年代，石油危機和環境污染又迫使人們重新對太陽能發生了興趣，如今太陽能已得到廣泛應用。利用太陽能裝置的住宅，叫做“太陽屋”，將各式集熱器裝在屋頂或牆壁上，冬天供暖氣和溫水，夏天促進室內空氣流通或供冷氣。太陽能集熱裝置多種多樣，有拋物面式、塔式、圓柱式和曲面式等多種型式。除了爲建築物供冷、供暖氣外，太陽能發電也日益爲人們所重視。美國新墨西哥州的亞爾巴卡奇建有世界最大的塔聚熱式太陽能發電廠，發電量爲5000千瓦。
利用太陽能的計劃中，最引人注目的是太陽能電池。1954年，美國貝爾電話公司研製成第一批實用裝置。他們發現，在一片很薄的硅片下放～塊更薄的浸過棚的硅片，就構成太陽能電池，可以將陽光直接變成電能。光線照在上層，使電子遷移到下層，在兩層之間產生電壓差。如果要產生較大的電流，須把一系列太陽能電池串聯起來，把產生的電壓加大。太陽能電池有很多優點，沒有活動部件，使用壽命長，保養費用極低，又不需燃料。但缺點是效率低，理論上最高效率只有250，實際不到 16O。硅雖然便宜，但製造太陽能電池所需的單晶硅卻很貴。不過在某些情況下，由於太陽能電池使用方便，即使造價貴也划算，所以幾乎所有的太空飛行器都用太陽能電池。有些燈塔、人造衛星等不適合裝載燃料或連接電源的設備，太陽能電池是最佳選擇。 太陽能將成爲未來能源的主流，這已爲人們所共識。但要達到這一步，還有許多亟待解決的問題。太陽能集熱設備和太陽能電池造價高自不待言，還有一個人們常想的問題??沒有太陽時怎麼辦？受夜間和陰雨氣候的影響，這是利用太陽能所遇到的最大限制。但隨着科技的進步，這種限制正逐步縮小。目前，一般家庭太陽能熱水器，都有儲熱槽儲存熱水，高級一點的儲熱裝置，即使連續一二天陰雨，仍能使用前日儲存的熱水。還有固體儲熱和化學儲熱法。