人類對太陽能的利用有著悠久的歷史.我國早在兩千多年前的戰(zhàn)國時期就知道利用鋼制四面鏡聚焦太陽光來點火；利用太陽能來干燥農(nóng)副產(chǎn)品.發(fā)展到現(xiàn)代,太陽能的利用已日益廣泛,它包括太陽能的光熱利用,太陽能的光電利用和太陽能的光化學(xué)利用等.
還在遠古時期,人們對太陽就很崇拜,因為它能向地球源源不斷地輸送豐富的、潔凈的、免費的能量.單是地球兩天內(nèi)從太陽接受的能量就比所有已知的化石燃料礦藏所貯存的能量還多.
人類生活離不開能源.現(xiàn)在世界能源的消耗每年增長5％以上,而且目前使用的能源 97％來自藏量有限的礦藏.為了擺脫能源緊張的困境,人們早就嘗試看用種種方法向太陽索取更多的能量.
目前人們利用太陽能的方式有以下幾種：
(1)發(fā)展太陽能光電池
一種典型的太陽能電池是單晶硅太陽能電池.1954年最先出現(xiàn)的這種太陽能電池,能把接受到的太陽能的6％轉(zhuǎn)換成電能,接近蒸汽機的效率.目前的轉(zhuǎn)換效率已達18％.單晶硅太陽能電池的性能穩(wěn)定,轉(zhuǎn)換效率高,體積小,重量輕,很適合作太空航天器上的電源.目前,美國發(fā)射的近千顆衛(wèi)星中,有95％都采用單晶硅太陽能電池作為能源.可是單晶硅太陽能電池制作成本高,價格昂貴,很難普及.1975年以后,無定型半導(dǎo)體材料發(fā)展起來,它有希望成為比單晶硅更理想的太陽能電池材料.如美國能量轉(zhuǎn)換公司制成了一種硅－氟－氫無定形合金半導(dǎo)體,用這種材料做成太陽能電池,既有單晶硅電池工作性能穩(wěn)定、轉(zhuǎn)換效率高的優(yōu)點,又有無定形硅成本低的長處.它們轉(zhuǎn)換效率最高可以達到25％.因它發(fā)出的電價格便宜,和火力發(fā)電價格不相上下,為太陽能電池的地面應(yīng)用展示了光明的前景.
(2)建立太陽能聚光器
利用幾千塊平面鏡能把太陽光反射到巨大的聚焦鏡上,再將光聚焦到太陽灶的工作區(qū)域,利用焦點處產(chǎn)生的高溫來發(fā)電和作其他用途.我國西藏拉薩市有“日光城”之稱,根據(jù)這個原理,在許多賓館、機關(guān)單位屋頂上都有這種小型“太陽灶”.一個小型“太陽灶”便能基本保證家庭或賓館的供熱需求.這種方法在日光充足的地方可用.在日光照射不穩(wěn)定的地方實用價值不高.
(3)發(fā)展收集太陽能的儲能材料
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn),某些化學(xué)物質(zhì)受日光的照射后能吸收光能而暫時改變化合物本身化學(xué)結(jié)構(gòu),在一定條件下,它又能放出熱量而回復(fù)到原來的結(jié)構(gòu).這種儲能材料的發(fā)現(xiàn)比在屋頂安裝集熱器,用加熱水的方法采取暖更先進得多了.只是目前儲能材料的儲能指標還不高,所以還不能大規(guī)模推廣應(yīng)用.據(jù)有關(guān)材料介紹,美國計劃2000年左右,在距離地面36000公里的同步衛(wèi)星軌道上,建立太陽能電站.這個空間太陽能電站,由140億個太陽能電池在太空組成一個面積為64平方公里的列陣,在那里把太陽能轉(zhuǎn)變成直流電能,然后轉(zhuǎn)換成微波電能,經(jīng)過微波天線匯聚成微波來發(fā)射給地面站.地面站把微波整流成直流電,最后通過高壓直輸電網(wǎng)或再變換成交流電供用戶使用.
目前美國研制的這種空間電站功率為10千兆瓦,相當(dāng)于10座100萬千瓦的水電站.45個這樣的電站,就可滿足全美國的電力需要.
隨著電力工廠使用的礦物燃料日益短缺緊張和由它造成的環(huán)境污染日益加劇,在滿足未來能源無限需要方面,人類對太陽能寄予了極大的希望.我們相信,智慧的人類一定會創(chuàng)造出美好的未來,未來世界的能源將在很大程度上依賴于太陽能.