太陽能的使用方法及原理

太陽能可以直接轉換為其他能量來加以利用。轉換形式,目前有下列三種類型

一 通過光合作用利用太陽能; 

  地球上所有綠色植物,都是通過光合作用來直接利用太陽能的。於是有人提出利用葉綠素再造太陽能電池的設想,更據計算,利用葉綠素製造的太陽能電池,效果相當理想。計每十平方米面積這種光電池,效果即使僅得十分之一,也能發出一千電力。科學家研揪其他半導體和染料,以找出模擬光合作用的最佳搭配,實現通過光合作用利用太陽直接發電,這對解決人類對電力的需求具有特別意義。以下是普通太陽能電池的構造圖 :

  太陽能電池可以把光能轉換成電能,主要構造是利用半導體材料,薄的n型半導體置於較厚的p型半導體上,當光子撞擊該裝置的表面時,p型和n型半導體的接合面有電子擴散,電流即可利用上下兩端的金屬導體將電流引出利用,不過電池的成本很高,且要有足夠的功率要有相當大的面積放置電池。

 

二 利用光生伏打效應使太陽能轉化成電能; 

  利用光生伏打效應,以太陽的輻射能力使太陽能直接轉化成電能的製品,這是目前人造衛星的主要動力來源,也是地面上許多場合不可缺少的特殊電源。如船標電源等。

三 聚集太陽能加以利用。

  這是利用太陽能最成功的方式。只需依各吸收能量的表面極佳熱表面接觸的液體,便可達到加熱取軟,供熱的目的。

  這種聚集太陽能而加以利用的太陽能設備,按他的原理,大致又可分為兩類:一是利用熱箱原理製成的;另一類是利用各種類型的反射鏡將太陽光會聚後投射到吸收表面而製成的。

  所謂熱箱原理也叫溫室效應。他是四個側面和底面木板之類作成的箱子,分內外兩層,中間放絕緣材料,箱子內壁塗黑,箱子上面裝塊平玻璃板。這樣,當太陽光線投射到玻璃板上並進入箱子裡面時,塗黑的內表面將很好的吸收太陽輻射能,從而使箱內可以達到遠比室外高的溫度。利用這種原理,以製成各種用途的太陽能設備和器具。

  利用各種反射鏡面會聚太陽而製成的太陽能設備,則可獲得比較高的溫度。通常使用的反射鏡有拋物面反射鏡,,柱形反射鏡,圓錐形反射鏡等。這些反射鏡通常是在玻璃表面鍍上反射層,或是金屬表面拋光或反射層。

太陽能電廠就是利用這搜集原理來搜集陽光的。

太陽能電廠主要有二種集光的方法:
1、塔型集光

  先建造一座高塔,然後在地面排列鏡子,將陽光友射於塔頂,陽光移動時塔下方的鏡子也不斷追隨太陽移動,所以放置在塔頂的熱吸收器被加熱到極高溫,並製造蒸氣發電。

2、曲面分散集光。

  使用半管型的拋物面鏡集光,由拋物面鏡反射的太陽能向各自的焦點集中,而焦點設有集熱管以產生蒸氣發電。
非晶體太陽能電池板的構造和工作原理:

在玻璃片上塗上兩層薄薄的半導體塗層,一層為N型半導體,另一層為P型半導體,此兩半導體層各自接上導線,即成為非晶體太陽能電池板。

N型半導體混入了最外層有五顆電子的雜質原子於最外層有四顆電子的矽或硅半導體之內,此種安排令到雜質原子的最外層電子的狀況與金屬的最外層電子的狀況相近似,在光子的撞擊之下會遊離出來;但它與金屬不同的地方,是它不可以讓外來的電子在N型半導體之內自由走動。P型半導體則混入了最外層只有三顆電子的雜質原子於最外層有四顆電子的矽或硅半導體之內,此種安排令到雜質原子的最外層電子與絕緣體的最外層電子的狀況相近似,在光子的撞擊之下也不會遊離出來,但P型半導體與絕緣體不同的地方,是它可以讓外來的電子在P型半導體之內自由走動。結果,在光線照射之下,N型半導體之內的電子被擊出,但都馬上跳到P型半導體之內而不可以退回,形成單向導電,令到N型半導體一面構成正電壓,P型半導體一面構成負電壓,於是乎發揮出與電池一樣的功能。



晶體與非晶體太陽能電池板:

在猛烈陽光底下,單晶體式太陽能電池板較非晶體式能夠轉化多一倍以上的太陽能為電能,但可惜單晶體式的價格比非晶體式的昂貴兩三倍以上,而且在陰天的情況下非晶體式反而比晶體式能夠收集更多太陽能。所以,除非受到每單位面積產電功率的限制,否則的話,使用非晶體式太陽能電池板為更加化算的投資。尤其是在香港,空氣污染正日趨嚴重,令到本港陰天的時間逐年增加。

 

arrow
arrow
    全站熱搜

    咖啡王子 發表在 痞客邦 留言(0) 人氣()