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浅析太阳能的发展前景与应用
摘要：太阳自古便是人类社会能够利用的主要能源之一，进入工业时代以来，太阳能的利用效率以及利用层次不断提升，成为造福社会的新能源。我国正处于经济发展转型期，传统的粗放式发展模式已经不能满足社会发展需求，加强太阳能的研发与应用成为社会发展的重要课题。文章基于此，首先对太阳能应用现状做了介绍，包括太阳能热水器、太阳能发电、太阳能制冷，然后论述了太阳能的发展趋势，如太阳能热利用效率持续提升、太阳能电池开发技术取得突破、太阳能建筑走向普及化、太阳能光电制氢产业发展壮大等。
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能源问题是困扰人类社会发展最为主要的问题之一。两次工业革命以来，人类社会对能源的需求度持续提升，传统能源被广泛地应用于经济建设与生产生活中，这在推动人类社会发展的同时，也带来了一些严峻的问题，比如环境污染、能源枯竭、地质破坏等。能源危机迫使各国政府与科研人员不得不加强新能源的研发与应用，太阳能则是新能源研发与应用中的重点内容。
太阳能指将太阳的辐射能转化为人类社会需要的能源，比如热能、电能等。尽管人类社会利用太阳能已经有数千年的历史，但真正将太阳能作为一种能源与动力而加以应用则仅有数百年的历史，至于以太阳能作为新能源的发展重点，则是20世纪石油危机以后的事情。目前，太阳能已经被广泛地应用于社会生活中，并且由于其分布广泛、总量巨大、无污染的巨大优势，使得太阳能的应用前景极为广阔。
1、太阳能应用现状简介
1.1 太阳能热水器
在太阳能的诸多应用领域中，太阳能热水器是应用最为广泛、技术最为成熟、产业最为发达的领域。太阳能以光热转换为原理，能够满足用户对热水的需求，在农村地区极为普遍，就以江苏为例，农村几乎家家户户均装上了太阳能热水器，极大地节约了电能的使用。随着设备生产工艺的不断成熟，太阳能热水器的热能利用效率也在提升，传统的闷晒式、平板式太阳能热水器已经被更为先进的全玻璃真空管式热水器所取代。当前，我国太阳能热水器市场已经出现饱和状态，逐渐从用户规模的增长向新型太阳能热水器转变的趋势，并出现了许多更高性能的太阳能热水，比如热管式真空管太阳能热水器，其以热管为基础设备，具有良好的导热性能，在太阳能的采集与应用中具有突出的优势，且其形状能够随着热源、冷源的变化而出现交替变化的现象，有着很强的环境适应性。
1.2 太阳能发电
一直以来，火力发电都是我国电力系统最为主要的发电方式，不可否认，火力发电具有经济高效、稳定性强等优势，但火力发电以不可再生能源煤炭为基础，对环境有着很大的破坏，且随着煤炭开采的不断增加，煤炭资源总有枯竭的一天，因此，可再生能源发电成为当前发电的主要发展趋势，可再生能源发电比也在逐年提升，2018年已经占总发电比的26.7%。
太阳能发电是我国可再生能源发电中的重点内容，对改变我国以火力发电为主的发电格局有着重要的应用价值，是有效降低火力发电污染，提高可再生能源发电比的有效手段。就以2018年为例，全年光伏发电达到1775亿kWh,同比增长50%,增长幅度显著高于其他可再生能源，比如风电、水电、生物质发电等。随着广泛产业的不断成熟，在可以预见的未来发展中，太阳能将成为推动我国发电格局的重要力量。
1.3 太阳能制冷
太阳能不仅能够发热，更具备制冷的作用。从太阳能制冷的原理来看，主要分为两种，第一种是借助光能与电能的转换，以电能来制冷，但这种方式不仅造价高，且存在利用效率的低的问题，因此，没有被广泛地应用到实践中。第二种则是以热制冷，具体而言，又可以分为吸收式、吸附式以及喷射式三种模式。不同模式的制冷方式有着不同的应用范围与应用价值，就以吸收式为例，其制冷功能的实现重要是利用吸收剂的吸收与蒸发特性，吸收式制冷的运转模式使得其应用设备必须具有一定的规模，通常应用于大型制冷设备中，比如中央空调等。吸附式制冷则以利用固体吸附剂为主要特点，其应用难点在于系统真空度的保持。相比于前两种制冷方式而言，喷射式制冷具有更好的热经济性，太阳能利用效率更高。但受限于科研水平，喷射式制冷仍然处于探索研究阶段，尚未能进入应用实践。
2、太阳能发展趋势研究
2.1 太阳能热利用效率持续提升
集热器是太阳能应用的主要内容，当前集热器存在的最大问题是热能存储效果不佳，制约了太阳能的应用价值。相变材料在集热器中的应用可以很好地克服此问题。相变材料具有良好的储热性能，可以克服当前集热器储热中的欠缺。相变材料具有特殊的贮能机制，当存在太阳能或者低峰谷电能的时候，相变材料能够将利用能量加热相变物质，最为典型的便是使相变物质从固态转变为液态，从而实现太阳能贮存的目标，而当缺乏太阳能的时候，比如阴雨天气，相变物质又会从液态恢复为固态，与此同时，将贮存的太阳能释放出来。相变贮能具有很高的应用价值，特别是对于采暖循环等温度波动较小的领域而言，相变贮能具有高效经济的优势。当前，相变贮能应用最大的障碍是相变物质的研发，随着高效相变材料的普及，相变贮能将成为太阳能应用中的重点内容。
2.2 太阳能电池开发技术取得突破
光电池，也称太阳能芯片，是太阳能应用的主要领域。作为一种以太阳光直接发电的光电半导体薄片，光电池正处于发展的初始阶段，但由于其独特的优势，各国政府均高度重视太阳能电池的研发与生产应用，因此，在本世纪，光电池将取得突破性进展，成为太阳能应用发展应用的主要趋势。现阶段太阳能电池仍然以高效晶体硅电池为主，以光电效应为原理，存在一定的局限性。相比而言，基于光化学效应的薄膜电池有着更为广泛的应用优势，如生产成本比，能量利用率高。当前，薄膜电池仍然处于研发阶段，存在一定的技术瓶颈，但各国政府以及科研机构均将薄膜电池的研发作为太阳能应用的重点内容，因此，在投入力度不断加强的前提条件下，薄膜电池最终将取得突破性进展，彻底改写太阳能在电池领域应用的局面，提升太阳能的经济效益。
2.3 太阳能建筑走向普及化
太阳能在建筑行业中同样有着巨大的应用价值，降低建筑成本，提升建筑经济性、生态性。当前，太阳能在建筑领域的应用以太阳墙技术、太阳屋顶等为主要内容。就以太阳墙技术为例，其不仅具备制作成本比、耗费能量比低等优势，且能够保持室内环境的清洁，已经被欧美、日本等国应用于建筑领域。我国也在大力发展太阳能建筑，比如上海推动的太阳能屋顶计划，已经得到了世界自然基金会的支持。太阳能建筑集成属于新的技术领域，对太阳能部件的性能有着很高的要求，不仅如此，专用部件以及功能材料对太阳能建筑的发展也有巨大影响，比如透光材料、储能材料、隔热材料等。随着科研水平的不断提升以及产品研发的日益深入，太阳能建筑的技术难点将被逐渐突破，这也是会使太阳能技术从试点走向普及化。
2.4 太阳能光电制氢产业发展壮大
氢能属于清洁能源的范畴，具有巨大的经济效益与生态效益。从经济性的角度而言，液氢燃烧1公斤所产生的热量是等量汽油的3.2倍，具有热值高、爆发力强的特点，而从生态性的角度来看，液氢燃烧后生成水，并不会产生污染，而水又可以进一步分解为氢，具备循环利用的发展空间。不仅如此，氢能还具备品质纯净、重量轻、贮存便捷等优势，是取代碳氢化合物能源的首选对象。当前氢能应用的瓶颈主要为制氢方法的落后，而太阳能具备的光电制氢能力，将成为21世纪太阳能应用的重要趋势。依托光电化学、光伏技术以及不同类型半导体电极的发展，太阳能光电制氢将成为氢能产业发展的可靠选择，受此影响，太阳能光电制氢产业将得到长足的发展，成为我国新能源产业发展的重要内容。
3、结语
太阳能作为现代新能源的重要组成部分，不仅分布广泛，地球上各个角落都能利用太阳能，且具有清洁无污染、用之不竭的优势，具有深厚的应用价值以及广阔的应用前景。当前，太阳能已经被广泛地应用于生产生活中，但受技术条件的限制，应用实践中存在着一些瓶颈，随着科研水平的不断提升，太阳能的应用瓶颈将被逐渐打破，太阳能的经济效益也将持续凸显。
参考文献:
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文章来源：喜琍.太阳能发展前景与应用[J].科技风,2021(21):7-8.
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由于能源消耗和环境污染等问题，海洋可再生能源的开发和利用逐渐受到各国的关注[1]。其中波浪能以储量大、无污染、可重复开发利用等优点，成为国内外海洋能开发利用研究的热点。波浪能发电装置根据其工作原理可分为振荡体式、振荡水柱式、聚波越浪式等[2]。其中，振荡体式又可分为振荡浮子式（点吸收式）、筏式和摆式。近年来，振荡浮子式WEC因其体积小、制造安装方便、不受波浪方向影响等优势受到了广泛的关注[3]。
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2023-08-21我要评论
期刊名称：太阳能
期刊人气：1389
主管单位：中国科学技术协会
主办单位：中国可再生能源学会
出版地方：北京
专业分类：科技
国际刊号：1003-0417
国内刊号：11-1660/TK
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2021-07-31
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上传者：管理员
