太阳能利用的基本方式

太阳能的利用主要是利用其辐射能而实现的，利用的基本方式可以分为如下4大类。

一、光热利用

此种方式的原理主要是将太阳能的辐射能收集起来，通过特定的转化方式转化成热能加以利用。收集太阳辐射能的装置主要有平板型集热器、真空管集热器和聚焦集热器等。根据所能达到的温度和用途的不同，而把太阳能光热利用分为低温利用（＜200℃）、中温利用（200～800℃）和高温利用（＞800℃）。目前低温利用主要有太阳能热水器、太阳能干燥器、太阳能蒸馏器、太阳房、太阳能温室、太阳能空调制冷系统等，中温利用主要有太阳灶、太阳能热发电聚光集热装置等，高温利用主要有高温太阳炉等。

此外这种方式还可以利用转化的热能进行发电。一般是用太阳能集热器将所吸收的热能转换为工质的蒸汽，然后由蒸汽驱动气轮机带动发电机发电。即通过两个过程完成，前一过程为光—热转换，后一过程为热—电转换。

二、光伏发电

早在 1839年，法国科学家贝克雷尔(BECQURAL)发现，光照能使半导体材料的不同部位之问产生电位差，当时还未对这种现象得到重视，后来被称为“光生伏打效应”。其原理就是当半导体材料受光照时，半导体材料内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的一种效应。当太阳光或其他光照射半导体的PN结时，就会在PN结的两边出现电压(叫做光生电压)，使 PN结短路，就会产生电流。^【2】 

该发现到了1954年，在美国科学家恰宾和皮尔松在贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳能电池，此时就诞生了太阳能光伏发电技术。此技术被认为是当前世界上最有发展前景的新能源技术。

太阳能电池板正是利用了这一技术的产物，他能将太阳能转化成电能，并可接蓄电池将电脑储存起来，以备用。根据太阳能电池板的大小，可利用在不同场合。大规模的可用在太阳能光伏发电网和太阳能屋顶；小的可用在太阳能路灯，草坪灯，景观灯等地方

三、光化利用

这是一种利用太阳辐射能直接分解水制氢的光—化学转换方式。

四、光生物利用

通过植物的光合作用来实现将太阳能转换成为生物质的过程。目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。

此技术在现阶段迅速的发展起来，日前从上海市科委获悉，华东师范大学科研人员利用纳米材料在实验室中成功“再造”叶绿体，以极其低廉的成本实现光能发电。

叶绿体是植物进行光合作用的场所，能有效将太阳光转化成化学能。此次课题组并非在植物体外“拷贝”了一个叶绿体，而是研制出一种与叶绿体结构相似的新型电池———染料敏化太阳能电池，尝试将光能转化成电能。在上海市纳米专项基金的支持下，经过3年多实验与探索，这块仿生太阳能电池的光电转化效率已超过10％，接近11％的世界最高水平。

新型太阳能电池是“三明治”结构———中空玻璃夹着一层纳米“夹心”，光电转化的玄机就藏在这层几十微米厚的复合薄膜中。纳米“夹心”的“配方”十分独特：染料充当“捕光手”，纳米二氧化钛则是“光电转换器”。为了让染料尽可能多“吃”太阳光，科研人员还别出心裁地撒了点“佐料”———一种由纳米荧光材料制成的量子点，让不同波长的阳光都能对上“捕光手”的“胃口”。只要不断改进“配方”，纳米“夹心”的光电转化效率就能一次次提高。

作为第三代太阳能电池，染料敏化电池的最大吸引力在于廉价的原材料和简单的制作工艺。据估算，染料敏化电池的成本仅相当于硅电池板的1／10。同时，它对光照条件要求不高，即便在阳光不太充足的室内，其光电转化率也不会受到太大影响。另外，它还有许多有趣用途。比如，用塑料替代玻璃“夹板”，就能制成可弯曲的柔性电池；将它做成显示器，就可一边发电，一边发光，实现能源自给自足。