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太陽能-電能轉(zhuǎn)換
電能是一種高品位能量,利用、傳輸和分配都比較方便。將太陽能轉(zhuǎn)換為電能是大規(guī)模利用太陽能的重要技術(shù)基礎(chǔ),世界各國都十分重視,其轉(zhuǎn)換途徑很多,有光電直接轉(zhuǎn)換,有光熱電間接轉(zhuǎn)換等。這里重點(diǎn)介紹光電直接轉(zhuǎn)換器件--太陽電池。世界上,1941年出現(xiàn)有關(guān)硅太陽電池報道,1954年研制成效率達(dá)6%的單晶硅太陽電池,1958年太陽電池應(yīng)用于衛(wèi)星供電。在70年代以前,由于太陽電池效率低,售價昂貴,主要應(yīng)用在空間。70年代以后,對太陽電池材料、結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行了廣泛研究,在提高效率和降低成本方面取得較大進(jìn)展,地面應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大,但從大規(guī)模利用太陽能而言,與常規(guī)發(fā)電相比,成本仍然大高。
目前,世界上太陽電他的實(shí)驗(yàn)室效率最高水平為:單晶硅電池24%(4cm2),多晶硅電池18.6%(4cm2), InGaP/GaAs雙結(jié)電池30.28%(AM1),非晶硅電池14.5%(初始)、12.8(穩(wěn)定),碲化鎘電池15.8%, 硅帶電池14.6%,二氧化鈦有機(jī)納米電池10.96%。
我國于1958年開始太陽電池的研究,40多年來取得不少成果。目前,我國太陽電他的實(shí)驗(yàn)室效率最高水平為:單晶硅電池20.4%(2cm×2cm),多晶硅電池14.5%(2cm×2cm)、12%(10cm×10cm),GaAs電池 20.1%(lcm×cm),GaAs/Ge電池19.5%(AM0),CulnSe電池9%(lcm×1cm),多晶硅薄膜電池13.6% (lcm×1cm,非活性硅襯底),非晶硅電池8.6%(10cm×10cm)、7.9%(20cm×20cm)、6.2%(30cm×30cm), 二氧化鈦納米有機(jī)電池10%(1cm×1cm)。
太陽能-氫能轉(zhuǎn)換
氫能是一種高品位能源。太陽能可以通過分解水或其它途徑轉(zhuǎn)換成氫能,即太陽能制氫,其主要方法如下:
1、太陽能電解水制氫。電解水制氫是目前應(yīng)用較廣且比較成熟的方法,效率較高(75%-85%),但耗電大,用常規(guī)電制氫,從能量利用而言得不償失。所以,只有當(dāng)太陽能發(fā)電的成本大幅度下降后,才能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模電解水制氫。
2、太陽能熱分解水制氫。將水或水蒸汽加熱到3000K以上,水中的氫和氧便能分解。這種方法制氫效率高,但需要高倍聚光器才能獲得如此高的溫度,一般不采用這種方法制氫。