太阳能电池

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太阳能电池

太阳能电池是一种大有前途的新型电源。那么，什么是太阳能电池呢？太阳能电池是利用太阳能发电的装置。简单说来，太阳能电池是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。
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　　当然，一个光电二极管产生的电能是很小的，但是，许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。

　　太阳能电池一般分为单晶硅太阳能电池和其它太阳能电池两大类，而其它太阳能电池又可分为薄膜太阳能电池和非薄膜太阳能电池。单晶硅太阳能电池因其光电转换效率高、制造工艺成熟、可靠性好而首先被卫星等航天器采用。在薄膜太阳能电池中，目前最有希望的一种首推1976年出现的非晶硅太阳能电池，它正处于初期发展阶段。在非薄膜太阳能电池中，较有前途的是砷化镓太阳能电池，它的光电转换效率高于单晶硅太阳能电池，而且它能在较高的温度下工作。
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% o/ ~2 Q7 e1 h. q3 o6 w　　太阳能电池虽是随着宇宙空间技术的发展而发展起来的，但其地面应用范围也不断拓宽，这是因为从地面应用角度看，太阳能电池具有永久性、清洁性和灵活性三大优点。太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染；太阳能电池可以大中小并举，大到百万千瓦的中型电站，小到只供一户用的太阳能电池组，这是其它电源无法比拟的。

　　太阳能电池具有如此突出的优点，那么为什么目前不在地面上广泛应用呢？这主要是由于目前的太阳能电池成本偏高，难以大量生产。
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8 r( e$ X4 g; ^　　目前在日本每瓦太阳能电池的造价是原子能发电或其它方式发电的几十倍。太阳能电池发电要做到与火力发电竞争，必须把价格降到与现在电价相当的水平。人们认为，依靠技术已接近极限的单晶硅太阳能电池实现这一目标，是非常困难的。
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' d& J# ]. G! \- E/ R# O　　非晶态硅，其原子结构不像晶体硅那样排列得有规则，而是一种不定形晶体结构的半导体。非晶硅半导体对太阳光具有强烈的吸收能力，非晶硅太阳能电池只需1微米厚的非晶硅薄膜就足够了，这只相当于单晶

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7 O- u+ `0 _. K( A用料省，而且制造时耗能也比单晶硅太阳能电池少得多，因此，人们把希望寄托在初露头角的非晶硅太阳能电池上。
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* F. @3 M& k2 T8 f( S8 b　　非晶硅太阳能电池目前在日本从流水线上源源不断地生产出来，已在手表、袖珍计算器等家用电器中使用，并愈来愈多地用于公园路灯、海岛灯塔、边远地区电视机和无线电中继站电源、防火场所的显示牌等。以向住宅、学校、工厂供电为目际的大规模发电用太阳能电池阵列，也开始实用化。各项实验项目的太阳能电池的应用前景都是十分诱人的，下面介绍两例。

7 p" Q4 {) H0 O9 x! \2 I　　其一是太阳能电池瓦。1986年3月初，在日本东京举办的国际太阳能利用技术展览会上，日本三洋电机公司研制的太阳能电池瓦为最引人注目的展品之一。这种太阳能电池瓦的大小、形状与普通瓦完全一样，其铺设方法也与普通瓦相同，可以取代屋顶上的普通瓦。铺上了这种太阳能电池瓦的屋顶就成了发电站，甚至不久的将来会出现家用电表倒转的“怪事”。

　　太阳能电池瓦是将透明瓦和大面积集成型非晶硅太阳能电池一体化的产品，开发这种产品的目的是想最大限度地发挥太阳能电池发电系统的优势。由于住户屋顶发电，住户自己用电，因此几乎没有输电损失。这种瓦是由11行非晶硅太阳能电池串联成集成型结构，每块瓦的功率为2瓦，开路电压为11伏。实际使用时将瓦的一面朝上，让阳光从瓦面射入。这样的结构和造型使太阳能电池瓦具有两个优点：1．互换性比普通瓦好，强度是普通瓦的3倍；2．能按用户要求输出任意电压。据估算，一个普通家庭只要在其屋顶上安装125块这样的太阳能电池瓦就够用了。如果屋顶上铺太阳能电池瓦，那未家庭用电就可以完全达到自给，这样也就实现了屋顶发电的美好愿望。

% j2 |) k' F$ r* H3 b　　其二是太阳能电站卫星。由于宇宙空间与地面不同，那里设有昼夜、四季和气候的差别，阳光不受大气的阻碍，日照能量为地球上的4至11倍，因此，人们曾设想在太空建立太阳能电池发电站，问题是如何将电能传输到地球上来。人们又设想，用微波来送电，即在太阳能电池中把太阳能换成电能，将集中起来的电能转换成微波，由位于微波中心的发送电能用的天线向地球送电。虽然目前太阳能电池的光电转换效率只有13％左右，但利用微波向地球送电的效率却高达65％。为了能接收大部分微波，地球上需要一个直径达10千米的接收电能用的天线，如此巨大的天线只能设在沙漠地带或海上。

　　目前，美国航天局计划将长5.2千米、宽4.3千米、厚200米的两块大板发射到36000千米高的同步轨道上去，在两块大板的中央设置微波送电用的天线，在两块大板上埋设太阳能电池集光面板。据估算，如此规模的太阳能电站卫星输出功率达500万千瓦，可供300多万户家庭用电，相当于一天节约石油3千万升，而且可以连续30年一天也不间断地向地球供电。
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　　由于宇宙空间没有重力，也没有风和地震，所以太阳能电站卫星的结构可以做得很简单，强度上利用铝材就足够了。也有人设想，与其从地球上发射太阳能电站卫星，还不如从月球或小行星上采掘原料，在宇宙空间进行精炼和建造，这样，造价更低，才有可能建造规模更宏大的太阳能电站卫星。