太陽能利用技術(第一篇)

1、An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院太陽能利用技術太陽能利用技術授課教師：曹佰來授課教師：曹佰來An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院 要求學生記好筆記、理解每節(jié)課所講述的內(nèi)容 按時完成作業(yè) 上課不得遲到、早退、玩手機等 如果達不到上述要求，則會受到不允許參加考試、得不到加分等處罰課程要求課程要求An Hui University of ArchitectureAn Hui

2、University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院 課程成績的評定課程成績的評定項目名稱項目名稱分數(shù)分數(shù)態(tài) 度15%（二次以下的缺課）上課表現(xiàn)15%作 業(yè)10%期末考試60An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院 考試形式考試形式形式形式分值分值備備 注注論文論文4040完成一篇應用性論文完成一篇應用性論文測試測試6060課堂測試課堂測試An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安

3、徽建筑工業(yè)學院 課程的目的課程的目的 培養(yǎng)學生對能源重要性的認識，了解不可再生能源的儲存量及開采狀況和可再生能源的發(fā)展狀況； 了解各種太陽能利用技術基本知識；（知識） 了解各種太陽能利用技術原理及實際應用；（技能） 熟悉太陽能電池的制造工藝的原理、特點、及發(fā)展趨勢 了解目前太陽能產(chǎn)業(yè)市場現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢；（其它）An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院第一章、太陽能的基本知識 太陽的基本結(jié)構(gòu)太陽的基本結(jié)構(gòu) 太陽是一個由熾熱氣體構(gòu)成的球體，主太陽是一個由熾熱氣體構(gòu)成的球體，主要組成是氫和

4、氦，其中氫占要組成是氫和氦，其中氫占80%，氦占，氦占19%。 。 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院太陽能來源太陽能來源 太陽能是指太陽內(nèi)部進行著由氫聚變成氦的太陽能是指太陽內(nèi)部進行著由氫聚變成氦的原子核反應，不停地釋放出巨大的能量，不斷地原子核反應，不停地釋放出巨大的能量，不斷地向宇宙空間輻射能量。向宇宙空間輻射能量。 太陽內(nèi)部的這種核聚變反應可以維持很長時太陽內(nèi)部的這種核聚變反應可以維持很長時間，據(jù)估計約有幾十億至幾百億年，相對于人類間，據(jù)估計約有幾十億至幾百億年，相對于人類

5、的有限生存時間而言，太陽能可以說是取之不盡，的有限生存時間而言，太陽能可以說是取之不盡，用之不竭的。用之不竭的。 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院太陽常數(shù)太陽常數(shù) 太陽常數(shù)指在太陽地球間平均距離外，在地太陽常數(shù)指在太陽地球間平均距離外，在地球大氣層以上垂直于太陽光線的平面上，單位面球大氣層以上垂直于太陽光線的平面上，單位面積，單位時間內(nèi)的太陽輻射能的數(shù)值，該數(shù)值是積，單位時間內(nèi)的太陽輻射能的數(shù)值，該數(shù)值是個常數(shù)，一般取個常數(shù)，一般取1367瓦瓦/平方米。（平方米。（4920千焦千

6、焦/平平方米方米.時）。時）。 由于通過地球外大氣層吸收反射，太陽光到由于通過地球外大氣層吸收反射，太陽光到達地面的輻射強度大大降低達地面的輻射強度大大降低An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院太陽輻射能和到達地球的太陽能太陽輻射能和到達地球的太陽能 整個太陽每秒鐘釋放出來的能量是無比巨大的，高達3.82610的33次方爾格或37.310的6次方兆焦，相當于每秒鐘燃燒1.28億噸標準煤所放出的能量。 太陽輻射到達地球陸地表面的能量，大約為17萬億千瓦，僅占到達地球大氣外層表面總輻射量的

7、10%。即使這樣，它也相當目前全世界一年內(nèi)能源總消耗量的3.5萬倍。 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院我國的太陽能資源 我國太陽能資源十分豐富，全國有2/3以上的地區(qū)，年輻照總量大于502萬千焦/平方米，年日照時數(shù)在2000小時以上。 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院太陽能的特點太陽能的特點 太陽能是最重要的基本能源，生物質(zhì)能、風能、潮汐能、水能等都來自太陽能。 地

8、球軌道上的平均太陽輻射強度為1367kw/平方米。地球赤道的周長為40000km，從而可計算出，地球獲得的能量可達173,000TW。在海平面上的標準峰值強度為1kw/平方米，地球表面某一點24h的年平均輻射強度為0.20kw/平方米，相當于有102,000TW 的能量，人類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（地熱能資源除外）雖然太陽能資源總量相當于現(xiàn)在人類所利用的能源的一萬多倍。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院太陽能的優(yōu)點：太陽能的優(yōu)點： 第一，太陽能是人類

9、可以利用的最豐富的能源，總量很大，據(jù)估計，在過去漫長的11億年中，太陽消耗了它本身能量的2%，可以說是取之不盡，用之不竭。我國陸地表面每年接受的太陽能就相當于1700億噸標準煤。 第二，地球上，無論何處都有太陽能，可以就地開發(fā)利用，不存在運輸問題，尤其對交通不發(fā)達的農(nóng)村、海島和邊遠地區(qū)更具有利用的價值。 第三，太陽能是一種潔凈的能源，在開發(fā)和利用時，不會產(chǎn)生廢渣、廢水、廢氣，也沒有噪音，更不會影響生態(tài)平衡。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院太陽能的缺點：太陽能的缺點： 第一、太陽能

10、十分分散，能流密度較低，到達地面的太陽能每平方米只有1000瓦左右。往往需要相當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，給使用帶來不少困難。 第三、太陽能具有不穩(wěn)定性：地面上太陽能還受季節(jié)、晝夜、氣候等影響，時陰時晴，時強時弱。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院太陽能的利用太陽能的利用 太陽能開發(fā)利用是當今國際上一大熱點，經(jīng)過最近20多年的努力，太陽能技術有了長足進步，太陽能利用領域已由生活熱水，建筑采暖等擴展到太陽能發(fā)電，工農(nóng)業(yè)

11、生產(chǎn)許多部門，人們已經(jīng)強烈意識到，一個廣泛利用太陽能和可再生能源的新時代太陽能時代即將來到。 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院 根據(jù)太陽能的特點，太陽能的利用首先必須解決以下四個基本技術問題，才能有效地加以利用。 1、太陽能采集 2、太陽能轉(zhuǎn)換 3、太陽能貯存 4、太陽能輸運 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院太陽能利用的技術領域太陽能利用的技術領域 人類直接利用太陽

12、能有三大技術領域，即： 光電轉(zhuǎn)換：晶體硅太陽能電池、薄膜太陽能電池等。 光熱轉(zhuǎn)換：熱水器、開水器、干燥器，采暖和制冷，溫室與太陽房，太陽灶和高溫爐，海水淡化裝置、水泵、熱力發(fā)電裝置及太陽能醫(yī)療器具等。 光化學轉(zhuǎn)換：植物光合作用。 儲能技術：海潮。 An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院第二章、光伏發(fā)電第二章、光伏發(fā)電 太陽能電池是利用光電轉(zhuǎn)換原理使太陽的輻射光通過半導體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N器件，這種光電轉(zhuǎn)換過程通常叫做“光生伏打效應”，因此太陽能電池又稱為“光伏電池”， An Hui

13、University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院教你制作染料敏化太陽電池教你制作染料敏化太陽電池An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院Lets go!Lets go!Lets go!Lets go! 染料敏化太陽電池作為新型的綠色能源，您一定非常感興趣吧？

14、那么你是不是想自己動手制作一塊自己的太陽能池呢？其實，做電池并不難，那就我們一起制作電池吧！An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院第一步：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)染料敏化太陽電池的制作主要分為五個步驟：染料敏化太陽電池的制作主要分為五個步驟：An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院第一步：二氧化鈦

15、膜的制備第一步：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。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院二二氧氧化化鈦鈦漿漿料料制制備備An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture

16、安徽建筑工業(yè)學院 取一定面積的導電玻璃，用萬用表來檢測判斷其導電面。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，有利于保護玻璃不動，這樣形成一個約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，使其涂敷均勻。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院二二氧氧化化鈦鈦涂涂敷敷An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Archi

17、tecture安徽建筑工業(yè)學院 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?？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，儲存?zhèn)溆谩?燒結(jié)后得到二氧化鈦膜。其類似于類囊體膜，呈多孔狀，多孔膜有利于吸收太陽光和收集電子。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院用用酒酒精精燈燈烤烤干干An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽

18、建筑工業(yè)學院第二步：利用天然染料把二氧化鈦膜著色第二步：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，再進行擠壓、過濾，即可得到我們所需要的初始染料溶液；也可以把TiO2 膜直接放在已滴過水并擠壓過的漿果上，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。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院二二氧氧化化鈦鈦薄薄膜膜著著色色An Hui Uni

19、versity of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院第三步：制作反電極第三步：制作反電極 電池既需要光陽極，又要一個對電極才能工作。對電極又叫反電極。 取與正電極相同大小的導電玻璃，利用萬用表判斷玻璃的導電面（利用手指也可以作出判斷，導電面較為粗糙）。把非導電面標上+，然后石墨棒或軟鉛筆在整個反電極的導電面上涂上一層碳膜。這層碳膜主要對I-和I3-起催化劑的作用。整個面無需掩蓋和貼膠帶。因而整個面都可以涂上一層催化劑?？梢酝ㄟ^把碳膜在450下燒結(jié)幾分鐘來延長電極的使用壽命。電極必須用乙醇清洗，并烘干。也可以利用化學方法沉積一層通明的、致密的鉑層來代替碳層作為反電極。An Hui University of ArchitectureAn Hui University of Architecture安徽建筑工業(yè)學院反反電電極極制制備備An Hui