太陽(yáng)能利用技術(shù)第一篇.ppt

,太陽(yáng)能利用技術(shù),授課教師：曹佰來(lái), 要求學(xué)生記好筆記、理解每節(jié)課所講述的內(nèi)容 按時(shí)完成作業(yè) 上課不得遲到、早退、玩手機(jī)等 如果達(dá)不到上述要求，則會(huì)受到不允許參加考試、得不到加分等處罰,課程要求,課程成績(jī)的評(píng)定,考試形式,課程的目的 培養(yǎng)學(xué)生對(duì)能源重要性的認(rèn)識(shí)，了解不可再生能源的儲(chǔ)存量及開(kāi)采狀況和可再生能源的發(fā)展?fàn)顩r； 了解各種太陽(yáng)能利用技術(shù)基本知識(shí)；（知識(shí)） 了解各種太陽(yáng)能利用技術(shù)原理及實(shí)際應(yīng)用；（技能） 熟悉太陽(yáng)能電池的制造工藝的原理、特點(diǎn)、及發(fā)展趨勢(shì) 了解目前太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)；（其它）,第一章、太陽(yáng)能的基本知識(shí),太陽(yáng)的基本結(jié)構(gòu) 太陽(yáng)是一個(gè)由熾熱氣體構(gòu)成的球體，主要組成是氫和氦，其中氫占80%，氦占19%。 。,太陽(yáng)能來(lái)源 太陽(yáng)能是指太陽(yáng)內(nèi)部進(jìn)行著由氫聚變成氦的原子核反應(yīng)，不停地釋放出巨大的能量，不斷地向宇宙空間輻射能量。 太陽(yáng)內(nèi)部的這種核聚變反應(yīng)可以維持很長(zhǎng)時(shí)間，據(jù)估計(jì)約有幾十億至幾百億年，相對(duì)于人類(lèi)的有限生存時(shí)間而言，太陽(yáng)能可以說(shuō)是取之不盡，用之不竭的。,太陽(yáng)常數(shù) 太陽(yáng)常數(shù)指在太陽(yáng)地球間平均距離外，在地球大氣層以上垂直于太陽(yáng)光線的平面上，單位面積，單位時(shí)間內(nèi)的太陽(yáng)輻射能的數(shù)值，該數(shù)值是個(gè)常數(shù)，一般取1367瓦/平方米。（4920千焦/平方米.時(shí)）。 由于通過(guò)地球外大氣層吸收反射，太陽(yáng)光到達(dá)地面的輻射強(qiáng)度大大降低,太陽(yáng)輻射能和到達(dá)地球的太陽(yáng)能 整個(gè)太陽(yáng)每秒鐘釋放出來(lái)的能量是無(wú)比巨大的，高達(dá)3.82610的33次方爾格或37.310的6次方兆焦，相當(dāng)于每秒鐘燃燒1.28億噸標(biāo)準(zhǔn)煤所放出的能量。 太陽(yáng)輻射到達(dá)地球陸地表面的能量，大約為17萬(wàn)億千瓦，僅占到達(dá)地球大氣外層表面總輻射量的10%。即使這樣，它也相當(dāng)目前全世界一年內(nèi)能源總消耗量的3.5萬(wàn)倍。,我國(guó)的太陽(yáng)能資源 我國(guó)太陽(yáng)能資源十分豐富，全國(guó)有2/3以上的地區(qū)，年輻照總量大于502萬(wàn)千焦/平方米，年日照時(shí)數(shù)在2000小時(shí)以上。,太陽(yáng)能的特點(diǎn),太陽(yáng)能是最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風(fēng)能、潮汐能、水能等都來(lái)自太陽(yáng)能。 地球軌道上的平均太陽(yáng)輻射強(qiáng)度為1367kw/平方米。地球赤道的周長(zhǎng)為40000km，從而可計(jì)算出，地球獲得的能量可達(dá)173,000TW。在海平面上的標(biāo)準(zhǔn)峰值強(qiáng)度為1kw/平方米，地球表面某一點(diǎn)24h的年平均輻射強(qiáng)度為0.20kw/平方米，相當(dāng)于有102,000TW 的能量，人類(lèi)依賴這些能量維持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地?zé)崮苜Y源除外）雖然太陽(yáng)能資源總量相當(dāng)于現(xiàn)在人類(lèi)所利用的能源的一萬(wàn)多倍。,太陽(yáng)能的優(yōu)點(diǎn)： 第一，太陽(yáng)能是人類(lèi)可以利用的最豐富的能源，總量很大，據(jù)估計(jì)，在過(guò)去漫長(zhǎng)的11億年中，太陽(yáng)消耗了它本身能量的2%，可以說(shuō)是取之不盡，用之不竭。我國(guó)陸地表面每年接受的太陽(yáng)能就相當(dāng)于1700億噸標(biāo)準(zhǔn)煤。 第二，地球上，無(wú)論何處都有太陽(yáng)能，可以就地開(kāi)發(fā)利用，不存在運(yùn)輸問(wèn)題，尤其對(duì)交通不發(fā)達(dá)的農(nóng)村、海島和邊遠(yuǎn)地區(qū)更具有利用的價(jià)值。 第三，太陽(yáng)能是一種潔凈的能源，在開(kāi)發(fā)和利用時(shí)，不會(huì)產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣，也沒(méi)有噪音，更不會(huì)影響生態(tài)平衡。,太陽(yáng)能的缺點(diǎn)： 第一、太陽(yáng)能十分分散，能流密度較低，到達(dá)地面的太陽(yáng)能每平方米只有1000瓦左右。往往需要相當(dāng)大的采光集熱面才能滿足使用要求，從而使裝置地面積大，用料多，成本增加。 第二、大氣影響較大，給使用帶來(lái)不少困難。 第三、太陽(yáng)能具有不穩(wěn)定性：地面上太陽(yáng)能還受季節(jié)、晝夜、氣候等影響，時(shí)陰時(shí)晴，時(shí)強(qiáng)時(shí)弱。,太陽(yáng)能的利用,太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)利用是當(dāng)今國(guó)際上一大熱點(diǎn)，經(jīng)過(guò)最近20多年的努力，太陽(yáng)能技術(shù)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，太陽(yáng)能利用領(lǐng)域已由生活熱水，建筑采暖等擴(kuò)展到太陽(yáng)能發(fā)電，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)許多部門(mén)，人們已經(jīng)強(qiáng)烈意識(shí)到，一個(gè)廣泛利用太陽(yáng)能和可再生能源的新時(shí)代太陽(yáng)能時(shí)代即將來(lái)到。, 根據(jù)太陽(yáng)能的特點(diǎn)，太陽(yáng)能的利用首先必須解決以下四個(gè)基本技術(shù)問(wèn)題，才能有效地加以利用。 1、太陽(yáng)能采集 2、太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換 3、太陽(yáng)能貯存 4、太陽(yáng)能輸運(yùn),太陽(yáng)能利用的技術(shù)領(lǐng)域 人類(lèi)直接利用太陽(yáng)能有三大技術(shù)領(lǐng)域，即： 光電轉(zhuǎn)換：晶體硅太陽(yáng)能電池、薄膜太陽(yáng)能電池等。 光熱轉(zhuǎn)換：熱水器、開(kāi)水器、干燥器，采暖和制冷，溫室與太陽(yáng)房，太陽(yáng)灶和高溫爐，海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽(yáng)能醫(yī)療器具等。 光化學(xué)轉(zhuǎn)換：植物光合作用。 儲(chǔ)能技術(shù)：海潮。,第二章、光伏發(fā)電,太陽(yáng)能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽(yáng)的輻射光通過(guò)半導(dǎo)體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過(guò)程通常叫做“光生伏打效應(yīng)”，因此太陽(yáng)能電池又稱為“光伏電池”，,教你制作染料敏化太陽(yáng)電池,染料敏化太陽(yáng)電池作為新型的綠色能源，您一定非常感興趣吧？那么你是不是想自己動(dòng)手制作一塊自己的太陽(yáng)能池呢？其實(shí)，做電池并不難，那就我們一起制作電池吧！,第一步：二氧化鈦膜的制備 第二步：利用天然染料把二氧化鈦膜著色 第三步：制作反電極 第四步：組裝電池 第五步：注入電解質(zhì),染料敏化太陽(yáng)電池的制作主要分為五個(gè)步驟：,第一步：二氧化鈦膜的制備,二氧化鈦的制備有兩種方法： 一種方法是：稱取適量二氧化鈦粉(Degussa P25) 放入研缽中，一邊研磨，一邊逐漸加入硝酸或乙酸(pH 值為3-4) ，研磨均勻。 另一種方法是：取適量二氧化鈦粉，加入乙酰丙酮水溶液，然后邊研磨邊逐漸加入水使之研磨均勻。,二氧化鈦漿料制備,取一定面積的導(dǎo)電玻璃，用萬(wàn)用表來(lái)檢測(cè)判斷其導(dǎo)電面。用透明膠帶蓋住電極的四邊，其中3邊約蓋住1-2mm寬，而第四邊約蓋4-5mm寬。 膠帶的大部分與桌面相粘，有利于保護(hù)玻璃不動(dòng)，這樣形成一個(gè)約40-50m 深的溝，用于涂敷二氧化鈦。在上面幾滴TiO2溶液，然后用玻璃棒徐徐地滾動(dòng)，使其涂敷均勻。,待二氧化鈦薄膜自然涼干后，再撕去膠帶，放入爐中，在450下保溫半小時(shí)?？蛇x用電熱槍或管式爐，也可用酒精燈或天然氣燈在有支撐下加熱10min。然后讓其自然冷卻至室溫，儲(chǔ)存?zhèn)溆谩?燒結(jié)后得到二氧化鈦膜。其類(lèi)似于類(lèi)囊體膜，呈多孔狀，多孔膜有利于吸收太陽(yáng)光和收集電子。,用酒精燈烤干,第二步：利用天然染料把二氧化鈦膜著色,在新鮮的或冰凍的黑莓、山莓和石榴籽上滴3-4滴水，再進(jìn)行擠壓、過(guò)濾，即可得到我們所需要的初始染料溶液；也可以把TiO2 膜直接放在已滴過(guò)水并擠壓過(guò)的漿果上，或在室溫下把TiO2膜浸泡在紅茶(木槿屬植物) 溶液中。有些水果和葉子也可以用于著色。如果著色后的電極不立即用，必須把它存放在丙酮和脫植基的葉綠素混合溶液中。,二氧化鈦薄膜著色,第三步：制作反電極,電池既需要光陽(yáng)極，又要一個(gè)對(duì)電極才能工作。對(duì)電極又叫反電極。 取與正電極相同大小的導(dǎo)電玻璃，利用萬(wàn)用表判斷玻璃的導(dǎo)電面（利用手指也可以作出判斷，導(dǎo)電面較為粗糙）。把非導(dǎo)電面標(biāo)上+，然后石墨棒或軟鉛筆在整個(gè)反電極的導(dǎo)電面上涂上一層碳膜。這層碳膜主要對(duì)I-和I3-起催化劑的作用。整個(gè)面無(wú)需掩蓋和貼膠帶。因而整個(gè)面都可以涂上一層催化劑?？梢酝ㄟ^(guò)把碳膜在450下燒結(jié)幾分鐘來(lái)延長(zhǎng)電極的使用壽命。電極必須用乙醇清洗，并烘干。也可以利用化學(xué)方法沉積一層通明的、致密的鉑層來(lái)代替碳層作為反電極。,反電極制備,第四步：組裝電池,小心地把著色后的電極從溶液中取出，并用水清洗。烘干之前再用乙醇或異丙醇清洗一下，以確保將著色后的多孔TiO2膜中的水份除去。把烘干后的電極的著色膜面朝上