太阳能
    太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。太阳能，是指由于太阳内部连续不断的核聚变反应产生并向外辐射的能量。广义的太阳能，包括地球上的风能、水能、海洋、生物质能以及部分潮汐能等，化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，而狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。

    太阳能既是一次能源，又是可再生能源，还是新能源。它的优点是：（1）资源丰富，取之不尽，用之不竭；（2）随处可取，免费使用，无需运输、传送等；（3）对环境无任何污染，是一种清洁能源；（4）对于地球不增加热载荷。它的缺点是：（1）能量非常分散，密度低；（2）其强度受多种因素（季节、地点、气候等）的影响变化大，不能维持恒定。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。

    目前，地球上太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍。一般来说，赤道附近太阳能资源程度高，而两极附近资源程度低。中东、北非、印度-巴基斯坦、澳大利亚-新新西兰、南非等地区太阳能资源程度高，而西北欧、加拿大等地区的太阳能资源程度低。

    我国幅员辽阔，有着丰富的太阳能资源。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。西藏西部太阳能资源最丰富，居世界第二位，仅次于撒哈拉大沙漠。西藏的拉萨市有“日光城”之美誉。    

    人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在西周（公元前11世纪）时就能利用用金属凹面镜会聚阳光点燃艾绒取得火种，即“阳燧取火”，这是人类太阳能应用最早记载。一千多年前，我国晋代张华著的《博物志》一书中，有“削冰成圆，举以向日，以艾承其影，则得火”的记载。1615年，利用太阳能加热空气使其膨胀做功的抽水机问世，首次实现了把太阳能转换为机械能。1774年，在法国巴黎进行了用两块透镜聚焦阳光使金属融化的表演。

    100年来，太阳能科技发展历史大体经历了七个阶段：第一阶段（1900～1920年）：在这一阶段，世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置，但采用的聚光方式多样化，且开始采用平板集热器和低沸点工质，装置逐渐扩大，最大输出功率达73.64kW，实用目的比较明确，造价仍然很高。第二阶段（1920～1945年）：太阳能研究工作处于低潮，参加研究工作的人数和研究项目大为减少，其原因与矿物燃料的大量开发利用和发生第二次世界大战有关，而太阳能又不能解决当时对能源的急需，因此使太阳能研究工作逐渐受到冷落。第三阶段（1945～1965年）：成立太阳能学术组织，举办学术交流和展览会，再次兴起太阳能研究热潮。在这一阶段，加强了太阳能基础理论和基础材料的研究，取得了如太阳选择性涂层和硅太阳电池等技术上的重大突破。平板集热器有了很大的发展，技术上逐渐成熟。建成一批实验性太阳能房，对难度较大的斯特林发动机和塔式太阳能热发电技术进行了初步研究。第四阶段(1965～1973年）：这一阶段，太阳能的研究工作停滞不前，主要原因是太阳能利用技术处于成长阶段，尚不成熟，并且投资大，效果不理想，难以与常规能源竞争，因而得不到公众、企业和政府的重视和支持。第五阶段（1973～1980年）： 1973年10月爆发中东战争，世界发生了“石油危机”。这次“危机”使许多国家，尤其是工业发达国家，重新加强了对太阳能及其它可再生能源技术发展的支持，在世界上再次兴起了开发利用太阳能热潮。1973年，美国制定了政府级阳光发电计划，太阳能研究经费大幅度增长，并且成立太阳能开发银行，促进太阳能产品的商业化。日本在1974年公布了政府制定的“阳光计划”，其中太阳能的研究开发项目有：太阳房、工业太阳能系统、太阳热发电、太阳电池生产系统、分散型和大型光伏发电系统等。第六阶段（1980-1992）：70年代兴起的开发利用太阳能热潮，进入80年代后不久开始落潮，逐渐进入低谷。世界上许多国家相继大幅度削减太阳能研究经费，其中美国最为突出。导致这种现象的主要原因是：世界石油价格大幅度回落，而太阳能产品价格居高不下，缺乏竞争力；太阳能技术没有重大突破，提高效率和降低成本的目标没有实现，以致动摇了一些人开发利用太阳能的信心；核电发展较快，对太阳能的发展起到了一定的抑制作用。第七阶段（1992- 至今）：199年联合国在巴西召开“世界环境与发展大会”，把环境与发展纳入统一的框架，确立了可持续发展的模式。这次会议之后，世界各国加强了清洁能源技术的开发，将利用太阳能与环境保护结合在一起，使太阳能利用工作走出低谷，逐渐得到加强。世界环发大会之后，我国政府对环境与发展十分重视，提出10条对策和措施，明确要“因地制宜地开发和推广太阳能、风能、地热能、潮汐能、生物质能等清洁能源”，制定了《中国21世纪议程》，进一步明确了太阳能重点发展项目。

    太阳能以其储量的“无限性”、存在的普遍性、开发利用的清洁性以及逐渐显露出的经济性等优势，其开发利用正在得到越来越多的关注。当前，太阳能开发利用技术及其推广应用突飞猛进，1997年，全球太阳能电池的销售量增加了40%，成为全球发展最快的能源。太阳能热水器已形成行业，正以其优良的性能价格比不断地冲击燃气、电热水器市场；太阳能热电站也已商业化，是大型太阳能电站的希望所在；光电技术发展更快，表现在光电转换效率的不断提高和光电池制造成本的不断下降以及各种新型太阳能电池的问世。各国政府也纷纷推出太阳能发展计划，如德国的“千顶计划”，日本的“朝日七年计划”以及美国的“百万屋顶计划”等。

    太阳能可以直接转换为其他能量来加以利用。目前有下列几种转换类型: ①通过光合作用利用太阳能。地球上所有绿色植物，都是通过光合作用来直接利用太阳能的。生物质能是通过光合作用将太阳能转化化学能而形成的。②太阳能转化成电能。利用光生伏打效应,将太阳能直接转化成电能。如各种太阳能电池、太阳能汽车等。③太阳能转化成热能。将太阳辐射加热物体而获得热能。这是利用太阳能最成功的方式。如太阳能热水器、反射式太阳灶、高温太阳炉、地膜、大棚、温室等。④太阳能转化成化学能。如利用太阳能分解产生氢气等。目前，世界上太阳能利用的主要方式有：

   （一）、太阳能电池及其相关方式。①太阳能电池。太阳能电池是将太阳能转化为电能的装置。1954年美国贝尔实验室制成了世界上第一块单晶硅太阳能电池，从此实现了人类将太阳能转化为电能的理想。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池、有机太阳能电池，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。近年来，太阳能电池得到飞速发展，20世纪80年代以来，发展为以硫化镐、砷化掠等新型半导体材料为基础的无机太阳能电池和以份普(又称都花普)、酞普及叶绿素等为基材的有机太阳能电池。太阳能电池的效率(即光能转化为电能的比例)也得到很大的提高，例如单晶硅太阳能电池的效率从最初的6.0%提高到24.7%；在单晶硅片上、下表面分别沉积P型和N型非晶硅薄膜制成的HIT型电池，效率已达21.0%。当今世界上光电转化效率最高的当属砷化掠多结太阳能电池，它在聚油船倍的阳光条件下，光电转化效率已高达35.0%，并向40.0%的高峰攀升。太阳能电池的研究方兴未艾，目前研究工作主要集中于提高大阳能电他的光电转化效率，寻找新型材料和改进制作工艺及降低成本等方面。②太阳能建筑。1941年美国麻省理工学院就建立了第一批太阳能建筑并取得专利。澳大利亚悉尼市政府为了举办2000年奥运会，建筑了665套永久性太阳能住宅和500座太阳能活动房，供各国运动员下塌，并且在悉尼奥运村中的宴会厅和自助餐厅的屋顶上安装了太阳能电池，此举开创了“绿色奥运”的先河。此外在悉尼奥林匹克林荫大道上，排列着19座太阳能灯塔，灯塔上的太阳能电池，白天将阳光的光能转化为电能，贮存于蓄电池中；当暮色降临时，蓄电池中的电能自动释放，将路灯点亮．这项技术在航海灯塔上也已得到应用。太阳能电池向建筑供电的形式非常灵活，既可安装太阳能电池屋顶，也可将房屋的墙壁做成太阳能幕墙，或将窗台做成太阳能窗沿。而目前太阳能利用最常见的形式是将太阳能电池铺设在倾斜的屋顶上。世界上最大的太阳能屋顶位于德国Hema，功率为1MW。③太阳能交通工具。太阳能电池应用非常广泛，也能较好地应用于交通工具．最近，美国研制了一种新型的太阳能电池驱动的飞行器，称“太阳神原型机”。该机质量只有700kg，翼展74m，机翼上面装有6.5万块太阳能电池板，首次试飞就成功地升到24.7km的高空，理论飞行高度可达30．9km。太阳能电池在车、船上的应用研究也相当成功，例如，日本京都陶瓷公司和Kitami理工学院共同研制开发的太阳能汽车“蓝鹰”号，在第五届世界太阳能汽车技力赛上表现非常突出。澳大利亚的太阳能汽车Auroral01，外型新颖别致，像个飞碟。1996年日本人肯尼兹·霍维也号驾驶一条由回收废罐头盒制成的太阳能光电动船，整条船上的船篷都装有太阳能电池，从厄瓜多尔航行到日本，航程16Mm，历时120d，此举充分显示了太阳能电池的广阔应用前景。④太阳能电池在航空航天和通讯上的应用。最初太阳能电池主要是广泛应用于人造卫星和航空航天领域，如人造卫星、宇宙空间站上的能源都是由太阳能电池提供。近年世界上正在研制一种现代化通讯工具“太阳能平流层平台”。它是一架长240m，直径80m的巨型飞艇，飞艇内充满氮气，由浮力克服重力，将飞艇锁定在20km的高空，飞艇上螺旋桨的推力来平衡平流层内速度高达30m/s的气流，使飞艇在高空定位，由飞艇上安装的微波通讯发射和接收系统来代替全球卫星定位系统，确保所辖区域的各种地面微波通讯的可靠运行。

    （二）、太阳能光能热利用发电。太阳能炉灶和太阳能热水器等是太阳能光能利用方面除日常生活应用之外的较简单的形式，太阳能的光能热利用的发电形式主要有太阳能烟筒发电、塔式发电、碟式发电和槽式发电等。①太阳能烟筒发电。太阳能烟筒是最简单的发电方法。在一块空旷圆型的土地上盖满透明的玻璃，正中建一个烟筒，烟筒内安装涡轮式发电机，在阳光照射下，玻璃下的地面吸收阳光，产生热气，热气从烟筒中上升，形成气流，气流驱动涡轮机而发电。②塔式发电。太阳能塔式发电是在空旷的平地上建立高大的坚塔，塔顶安装接收器(相当于锅炉)，以塔为中心在其周围安置许多大阳追踪镜(又称定日镜)。定日镜将日光聚集并反射到塔顶接收器上，太阳光产生的热能使接收器内的水产生高温蒸汽，以蒸汽推动汽轮机来发电。1981年在日本四国建成的世界上首座电塔开始运行，装有定日镜800多面，发电功率1MW。世界上最大的试验性电塔(太阳1号电塔)1982年于美国加利福尼亚州落成，发电功率10MW。后改为太阳2号电塔，其中央接收器用太阳光聚焦方法加热到约556 ºC，融化硝酸盐，并利用其热量使水沸腾和产生蒸汽，推动汽轮机发电，为加利福尼亚州1万个家庭供电。③碟式发电和槽式发电。对分散的太阳光线，可利用一组抛物形碟状反射镜或槽状反射镜来聚集太阳光，并聚焦到一系列的接收器上，抛物形碟把太阳光聚集于一个焦点，而抛物形槽则沿着一条线聚集太阳光，这些圆形或条形的接受器用管道串通，抽上来的水被强烈的阳光加热至高温，得到热水或蒸汽，既可提供热量，也可发电。座落在美国加利福尼亚州华纳泉附近的一个碟式太阳能发电系统，功率达4MW。

   （三）、太阳能海水淡化。对于沿海和海岛海水充足或内陆苦咸水丰富的地方，海水(或苦咸水)淡化是解决这些地区缺水矛盾的一个重要途径，利用太阳能作为淡化海水(或苦咸水)的能源，比利用其它能源更环保，对于用水量小且地处偏僻分散的地方来说也更经济。太阳能海水淡化一般都采用蒸馏法，目前太阳能蒸馏装置主要有被动式蒸馏系统和主动式蒸馏系统。被动式蒸馏系统最典型的例子是盘式太阳能蒸馏器，其结构简单，取材方便，人类对其应用研究已有近100历史。目前对盘式太阳能蒸馏器的研究主要集中在新材料的选用、各种热性能的改善以及将它与各类太阳能集热器配合使用等方面。1976年由Soliman等人最先提出主动式太阳能蒸馏器的设想，目前的主动式太阳能蒸馏系统有多种。它是在被动式太阳能蒸馏系统中增加一些其他附属设备，使其运行温度得以大幅度提高，其内部传质过程得以改善，并且大部分设备都能主动回收蒸汽在冷凝过程中释放的潜热，使其能得到比传统太阳能蒸馏器高出一倍甚至数倍的产水量，因而目前受到广泛重视。

   （四）、太阳能制氢氢是一种二次能源，也是未来的新能源，干净无毒，对环境无污染，可用于不同的能量转换器。目前制氢的方法主要是烃—蒸汽催化转化，这样生产氢会影响环境，而用电解水的方法制氢又成本太高，使用太阳能电池就能解决这一问题。目前，在利用太阳能制氢方面除电解水制氢外，特别引入注目的是金属有机化合物用于光解水的研究，近年已取得不少令人鼓舞的重要结果，但距离高效产氢和达到实用阶段，尚有较大差距。我国政府十分重视太阳能的开发利用，制定出台了《可再生能源法》等一系列法规、政策措施，促进了太阳能利用的快速发展。目前，我国已成为世界最大的太阳能集热器制造中心，集热器推广面积累计达到9000多万平方米，占世界总量的60%，覆盖4000万家庭约1．5亿人口。我国太阳能利用技术主要有太阳能热电、太阳能热水、太阳能光伏电池（太阳能电池）三大技术。太阳能光伏技术开始于20世纪70年代，主要用于空间技术，而后逐渐扩大到地面并形成了中国的光伏产业。截至目前，我国累计总投资40多亿元人民币，用于可再生能源计划和国家送电到乡工程，为内蒙古、甘肃、新疆、西藏、青海和四川等省、自治区共16万无电户解决了用电问题。目前，我国巳安装光伏电站约5万千瓦，主要为边远地区居民供电。在推进太阳能光伏电站建设的同时，我国的太阳能热水技术也有了很大进展，城市居民购买太阳能热水器的数量逐年增加，西部部分省市政府制作了太阳能灶，并全部免费发放给干旱山区的农牧民，使农牧民用上了太阳能灶。　虽然我国太阳能利用技术的研究取得了很大进展，但与国外先进技术相比还有很大差距，距离广泛应用于工业和民用的目标仍比较遥远。为促进我国太阳能利用技术发展、培育新的经济增长点，

     建议：（1）制定长远的发展规划。把太阳能开发利用纳入中国长远战略规划中，制定促进太阳能产业快速健康发展的相关政策。（2）强化扶持力度。太阳能产业是新能源产业，目前还不成熟、不完善。政府应从政策和资金两方面加强扶持力度，促进技术进步，进一步降低成本。（3）提高技术创新能力。目前我国太阳能基础研究较薄弱，太阳能开发总体设计能力不足，需要建立以企业为主导、市场为导向，产学研相结合的技术创新体系，做到企业、研究机构、高等院校和学术团体之间的优势互补、资源整合、联合创新。（4）培养专业技术人才。