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新能源展望(3)——太阳能
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太阳能涵盖的范围可太广了，广义的太阳能是许多能量的来源。比如生物质能，其实生物质很大程度上是靠太阳能生长起来的。再比如化石能源，那是白垩纪的依靠太阳能生长起来的生物质转化而来的。在比如风能，其实也是跟太阳能相关的。这里我们只说狭义的太阳能，即，直接来自太阳的能量。狭义的太阳能目前主要研究三类，即光伏、光热和太阳能燃料。
光伏，英文叫photovoltaic，其实就是用太阳能来发电，也可以叫做太阳能电池（solar cell）。之所以不叫光电而叫光伏。。。你问问武汉光电国家实验室的人就知道了。光伏产业已经发展了半个多世纪，在这大多数时间里，人们研究的是基于硅的光伏技术。理论上讲，只要光照后能产生电子（此电子可被称为光生电子）的材料，都可以作为光伏材料，也就是说，大多数半导体材料，都可以用来做太阳能电池，当然这中间由于造价问题，硅是最常用的。此外，近年来也有大量的科研人员在研究新型的太阳能电池，比如薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池等，后者由于制作简单，目前已成为SCI灌水的大热门。这其中的具体区别，我们后面单讲太阳能电池的时候再来讲。
太阳能电池通常用转换效率来衡量，即入射光中有多少比例的光子能引起光生电子。这一点，硅基太阳能电池通常可以做到15%左右（按：此为商业产品的普遍情况，单晶硅的理论最高转换效率为29%），已经比较高了，所以目前商用技术还是以硅为主。但是高纯度单晶硅太阳能电池板的生产是高污染高能耗的。目前某些国家，比如德国，大力发展太阳能电池的背景是原材料进口，主要产自中国，我国的无锡尚德，已成为全球太阳能用硅的主要供应者之一，但这背后带来的污染和能耗，则常常被忽略了。所以王铮老师会说，德国的低碳技术是骗人的。新型的染料敏化太阳能电池等，效率比硅基电池低一些，但是由于造价低廉，也很吸引人，但是由于稳定性和寿命的问题，商业化进展较慢。
说完光伏，我们再来说光热（solar thermal），其实这玩意儿我们很多人都很熟悉啦，不就是用来准备洗澡水的太阳能热水器嘛！但是在考虑新能源、考虑太阳能的利用时，光热往往是被忽略的，所以我在这里单独拿出来说说。另外除了太阳能热水器之外，还有太阳能灶之类的产品，都算是光热的利用，只不过其他的产品，应用都不如热水器广泛啊。
最后说说太阳能燃料（solar fuel）。广义的太阳能燃料范围也很广，比如咱们烧的柴火，就是植物吸收太阳能长起来的，应该算是太阳能燃料，再比如石油和煤，都是远古的植物转化而来的，严格来讲也算太阳能燃料。但是现在大家广泛研究的太阳能燃料，一般来讲是指一些在太阳光的催化下发生的生成燃料的化学反应。比如人们熟知的光解水，就是在光催化下，水分解为氢气和氧气，而氢气又可以作为燃料来燃烧。目前人们又有更有野心的想法：在光催化下让氢和二氧化碳反应，直接生成可以用作燃料的烃类。当然，这些研究，目前还只是在实验室规模。
https://blog.sciencenet.cn/blog-2361-333384.html
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光伏，英文叫photovoltaic，其实就是用太阳能来发电，也可以叫做太阳能电池（solar cell）。之所以不叫光电而叫光伏。。。你问问武汉光电国家实验室的人就知道了。光伏产业已经发展了半个多世纪，在这大多数时间里，人们研究的是基于硅的光伏技术。理论上讲，只要光照后能产生电子（此电子可被称为光生电子）的材料，都可以作为光伏材料，也就是说，大多数半导体材料，都可以用来做太阳能电池，当然这中间由于造价问题，硅是最常用的。此外，近年来也有大量的科研人员在研究新型的太阳能电池，比如薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池等，后者由于制作简单，目前已成为SCI灌水的大热门。这其中的具体区别，我们后面单讲太阳能电池的时候再来讲。
太阳能电池通常用转换效率来衡量，即入射光中有多少比例的光子能引起光生电子。这一点，硅基太阳能电池通常可以做到15%左右（按：此为商业产品的普遍情况，单晶硅的理论最高转换效率为29%），已经比较高了，所以目前商用技术还是以硅为主。但是高纯度单晶硅太阳能电池板的生产是高污染高能耗的。目前某些国家，比如德国，大力发展太阳能电池的背景是原材料进口，主要产自中国，我国的无锡尚德，已成为全球太阳能用硅的主要供应者之一，但这背后带来的污染和能耗，则常常被忽略了。所以王铮老师会说，德国的低碳技术是骗人的。新型的染料敏化太阳能电池等，效率比硅基电池低一些，但是由于造价低廉，也很吸引人，但是由于稳定性和寿命的问题，商业化进展较慢。
说完光伏，我们再来说光热（solar thermal），其实这玩意儿我们很多人都很熟悉啦，不就是用来准备洗澡水的太阳能热水器嘛！但是在考虑新能源、考虑太阳能的利用时，光热往往是被忽略的，所以我在这里单独拿出来说说。另外除了太阳能热水器之外，还有太阳能灶之类的产品，都算是光热的利用，只不过其他的产品，应用都不如热水器广泛啊。
最后说说太阳能燃料（solar fuel）。广义的太阳能燃料范围也很广，比如咱们烧的柴火，就是植物吸收太阳能长起来的，应该算是太阳能燃料，再比如石油和煤，都是远古的植物转化而来的，严格来讲也算太阳能燃料。但是现在大家广泛研究的太阳能燃料，一般来讲是指一些在太阳光的催化下发生的生成燃料的化学反应。比如人们熟知的光解水，就是在光催化下，水分解为氢气和氧气，而氢气又可以作为燃料来燃烧。目前人们又有更有野心的想法：在光催化下让氢和二氧化碳反应，直接生成可以用作燃料的烃类。当然，这些研究，目前还只是在实验室规模。
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