太陽能——未來能源的新星

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和社會的進步，我國對能源的需求量越來越大，可是像煤、石油等不可再生資源，可探明儲量已經(jīng)越來越少，開采難度也越來越大，這就導(dǎo)致了今天能源供不應(yīng)求的局面。所以尋找新的可再生能源來替代這些不可再生資源，已成為當今時代我們的能源主攻方向。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)并成功投入應(yīng)用的有太陽能、風能、核能、生物質(zhì)能、地熱能、潮汐能、氫能、可燃冰等，這些資源用之不盡，取之不竭，能有效解決能源需求難題，尤其是太陽能，這些年來已被廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域，成為人們生活不可或缺的一部分。

據(jù)記載，人類利用太陽能已有3000多年的歷史。根據(jù)有關(guān)資料，太陽能是太陽內(nèi)部或者表面的黑子連續(xù)不斷地核聚變反應(yīng)過程產(chǎn)生的能量。人類所需能量的絕大部分都間接或直接來自太陽，植物通過光合作用釋放氧氣，吸收二氧化碳，并把太陽能轉(zhuǎn)化成化學能在植物體內(nèi)儲存下來。地球上的風能、水能和生物質(zhì)能都來自于太陽，包括化石燃料（如煤、石油、天然氣等），從根本上說也是遠古以來貯存下來的太陽能。20世紀70年代以來，太陽能科技突飛猛進，太陽能利用日新月異。在這以前，對太陽能的研究進程相當緩慢，一方面是由于技術(shù)條件的限制，另一方面是國家和政府的不重視。近代太陽能利用歷史可以從1615年法國工程師所羅門•德·考克斯在世界上發(fā)明第一臺太陽能驅(qū)動的發(fā)動機算起。該發(fā)明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹做功的機器。在1615—1900年之間，世界上又研制出多臺太陽能動力裝置和一些其他太陽能裝置，大部分為太陽能愛好者個人研究制造。進入20世紀以后，起初主要是采取聚光方式采集太陽能制成動力裝置，研究的重點是聚光方式多樣化。后來由于第二次世界大戰(zhàn)，太陽能研究工作曾一度陷入低谷，在戰(zhàn)爭結(jié)束后的20年中，由于一些有遠見的人士的推動，太陽能研究工作又逐漸得到了恢復(fù)和發(fā)展，技術(shù)上逐漸成熟�？墒呛镁安婚L，此后的研究工作又陷入了停滯不前的狀態(tài)。但是經(jīng)過“石油危機”，許多國家尤其是工業(yè)發(fā)達國家紛紛加強了對太陽能及其它可再生能源的支持，在世界上再次掀起了開發(fā)利用太陽能的熱潮，中國也位列其中。受制于技術(shù)運用及科研水平，以及高投資低收益，很多國家又開始動搖，轉(zhuǎn)向開發(fā)利用石油，而這不久就產(chǎn)生了全球性的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，對人的生存和發(fā)展構(gòu)成威脅。于是，在召開世界環(huán)境與發(fā)展大會之后，各國又加強了清潔能源技術(shù)的開發(fā)，逐漸加大太陽能開發(fā)和利用力度，其中中國也進一步明確了太陽能重點發(fā)展項目。從總體上來看，盡管20世紀以來太陽能的發(fā)展道路比較曲折，但還是取得了很大的進步。

太陽能之所以受到世界上大多數(shù)國家的歡迎，與它本身的優(yōu)勢是分不開的。首先，太陽能作為一種清潔能源，對環(huán)境不會產(chǎn)生任何危害，對目前的地球環(huán)境來說，利用太陽能是大勢所趨。其次，相比于風能、核能，太陽能的成本更為低廉，技術(shù)難度也相對較低，幾百年的發(fā)展歷史，使它更具有利用優(yōu)勢。再次，沒有地域的限制，太陽光無處不在，且可以直接開發(fā)和利用，無須開采和運輸。最后，作為一種可再生能源，太陽能是取之不盡，用之不竭的，而且總量也屬現(xiàn)今世界上可以開發(fā)的最大能源。所以，太陽能發(fā)展?jié)摿Ψ浅Ｖ�巨大。但是有利必有弊，目前太陽能仍然存在著一些缺點，其分散性、不穩(wěn)定性、效率低和成本高在一定程度上制約了它的進一步發(fā)展。

目前太陽能的利用雖然還不是很普及，但也已應(yīng)用于許多領(lǐng)域，主要有光熱、光化、燃油和發(fā)電。光熱利用是將太陽輻射能收集起來，通過與物質(zhì)的相互作用轉(zhuǎn)化成熱能加以利用。利用太陽能發(fā)電的方式有多種，已實用的主要有兩種：一是光—熱—電轉(zhuǎn)換，即利用太陽輻射所產(chǎn)生的熱能發(fā)電；二是光電轉(zhuǎn)換，其基本原理是利用光生伏特效應(yīng)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)換為電能，它的基本裝置是太陽能電池。太陽能發(fā)電廣泛用于太陽能路燈、太陽能殺蟲燈、太陽能便攜式系統(tǒng)、太陽能移動電源、太陽能應(yīng)用產(chǎn)品、通訊電源、太陽能燈具、太陽能建筑等領(lǐng)域。光化利用包括光合作用、光電化學作用、光敏化學作用及光分解反應(yīng)，目前主要是人為模擬植物光合作用，合成人類需要的有機物。燃油利用主要是利用太陽光線提供的高溫能量，以水和二氧化碳為原料，研制生產(chǎn)“太陽能”燃油。除以上應(yīng)用外，太陽能在無線監(jiān)控、集熱器、熱水系統(tǒng)、發(fā)電系統(tǒng)、能源電源等方面也有普遍的應(yīng)用。通過以上可見，我們的生活已逐漸太陽能化，太陽能熱水器、太陽能路燈在生活中隨處可見，太陽能越來越成為我們生活中不可缺少的一部分。

作為一種新的可再生能源和清潔能源，太陽能行業(yè)的發(fā)展前途是不可估量的。我國蘊藏著豐富的太陽能資源，太陽能產(chǎn)業(yè)規(guī)模已位居世界第一，是全球太陽能熱水器生產(chǎn)量和使用量最大的國家和重要的太陽能光伏電池生產(chǎn)國。目前我國太陽能的利用主要由光熱轉(zhuǎn)換和光伏發(fā)電兩種方式。在熱利用方面，我國致力于建設(shè)供熱水、供暖和供能三大系統(tǒng)連供，并實現(xiàn)商業(yè)化開拓。隨著技術(shù)的成熟與普及速度的加快，相信到2030年我國太陽能供暖和太陽能工農(nóng)業(yè)熱利用會迅速增長，到2050年，我國太陽能熱利用在工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域有望發(fā)揮巨大節(jié)能減排作用。光伏發(fā)電相對比較成熟，近幾年來，光伏發(fā)電市場裝機量保持穩(wěn)定的增長態(tài)勢。光伏發(fā)電以太陽能電池技術(shù)為核心，目前正在向薄膜太陽能光伏產(chǎn)品轉(zhuǎn)移，研究人員和生產(chǎn)廠商研究的焦點仍是降低生產(chǎn)成本和提高光電轉(zhuǎn)化效率，產(chǎn)業(yè)化的升級將進一步提高碲化鎘薄膜太陽能電池的競爭力。另外，我國光伏產(chǎn)品的國際市場不斷拓展，在傳統(tǒng)歐美市場與新興市場均占主導(dǎo)地位。我國光伏發(fā)電的大部分關(guān)鍵設(shè)備已實現(xiàn)本土化并逐步推行智能制造，在世界上處于領(lǐng)先水平。

總之，在政策的支持下，太陽能行業(yè)快速發(fā)展，使用需求也在不斷的增長。尤其是近幾年我國推出節(jié)能減排政策，極大地推動了太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。對于當前可再生資源，太陽能產(chǎn)業(yè)潛力巨大，多樣化的太陽能利用，將為環(huán)境及世界性節(jié)能減排以及煤炭替代和能源結(jié)構(gòu)調(diào)整做出巨大貢獻。在未來，相信我們國家將繼續(xù)致力于太陽能相關(guān)技術(shù)的研究突破，開發(fā)其潛在的利用價值，優(yōu)化完善當下存在的缺點，為全球環(huán)境保護和治理貢獻自己的力量。