是不是太阳能一点都不实际呢?
这个问题不能简单地回答。我们刚刚讨论过小规模的使用,比如汽车和家用电,现在我们来看看能不能利用太阳能做大型的发电厂。太阳能发电有两个基本的办法,一是太阳能板,无数的太阳能电池联网供电,二是所谓太阳能热能转化。
先说太阳能电池,主要的材料是硅,它是地球上存量最大的元素,整个半导体产业的核心,信息产业的基础,以至于伯克利跟斯坦福之间有个地方叫硅谷。当太阳光照到硅原子上,它可以把硅的一个电子踢掉,这个电子会得到大约25%的太阳能量,(如果你还记得中学里讲过的光电效应,就是这个东西,其它的能量变成热能)。被踢掉的电子大家一起形成电流,从而产生电力。一般的太阳能电池,这个光电能量的转换效率只有10%到15%。
转化效率高的电池也能实现,在设计和制造上颇要动一番脑筋,从而造价也高。比方说把几层光电板压缩在一起,不同层吸收不同波长的光,至今最好的光电池转化效率是41%,差不多70块钱一平方厘米。如果造价能降下来,或者我们发现了更好的替代材料,广泛使用太阳能不是不可能。
另外一个办法就是把太阳能直接转化成热,这个你一定记得小时后用放大镜点火,(我那时用来烧蚂蚁),驴友有买太阳能热水器的,就是一个大锅,能集中反射太阳光到水壶上。进一步,水会被加热而产生水蒸气,水蒸气就能用来发电。这张图里是加州在建的一个太阳能发电厂(Solar Two),用1800面镜子把太阳能汇聚到塔上,产生电力满足10万户居民用电,而且它的光电转化效率就超过了15%。但考虑实际的造价,这个发电厂并不便宜,发出的电差不多3块钱一度。