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人們常說,萬物生長靠太陽。這話一點不假。如果沒有太陽提供的光和熱,地球上幾乎所有的生物都將面臨滅頂之災,人類也不例外。
太陽是離地球較近的一顆恒星,直徑比地球大100多倍。太陽是一個巨大熾熱的大火球,其表面溫度高達6000℃,而其中心的溫度更是高達2000萬℃,在如此之高的溫度下,還有什么物質(zhì)能不被熔化呢?!
太陽的巨大能量是從哪里來的呢?研究表明,太陽本身就是一個大原子核聚變反應堆。這種反應是氫聚變?yōu)楹さ臒岷朔磻?熱核反應使太陽向空間輻射出驚人的巨大能量。據(jù)推算,太陽總輻射功率約為3.75×l025瓦,這是一個多么令人不可思議的天文數(shù)字! 大家知道,地球的平均半徑為6371公里,其總表面積約為5.1億平方公里。太陽投射到地球所在范圍內(nèi)的輻射功率約為1.8×1017瓦,這僅占太陽輻射總功率的1/22億左右。
據(jù)粗略估計,輻射到地球所在范圍內(nèi)的太陽能約有1/3被地球大氣層反射回目前市場空間去了,還約有1/3被大氣層吸收,剩下1/3多一點的太陽能才能到達地球表面。這樣看來,輻射到地球表面的太陽能的功率約為6×1016瓦。別小看這個數(shù)字,它大約為目前世界上各種能源產(chǎn)生的總功率的20000倍!
利用太陽能的方法有很多,其中較有吸引力的是太陽能電池。只要你稍加留意,在一些比較高等的電子手表的表面上以及某些電子計算器的面板上,都有幾塊在陽光下閃閃發(fā)光的亮片,這就是半導體太陽能電池。只要安裝上這種小片片,電子表和計算器就不再需要安裝電池了,使用起來十分方便。
半導體材料有一種效應叫做光生伏打效應。這種效應是指,當半導體材料受到光照時,半導體內(nèi)的電荷分布狀態(tài)發(fā)生變化而產(chǎn)生電動勢和電流的效應。此時,不需要任何外加電源,只要有光照射,半導體的兩端就會產(chǎn)生電勢差,接上負載后就會產(chǎn)生電流。我們把這類半導體元件稱為光電池或太陽能電池。這是一種把太陽能直接轉變?yōu)殡娔艿难b置。據(jù)報道,目前太陽能電他的能量轉換效率已可達到20%左右。
目前,研究比較多的太陽能電池材料有硅、砷化鎵、硫化鎘等,其中硅太陽能電池效果較好。大家知道,硅是一種半導體材料,要做成硅太陽能電池,必須在硅片上外延一層摻有不同雜質(zhì)的薄膜以形成p-n結。由于硅單晶的尺寸受到制造設備等因素的制約,所以目前較有吸引力的是非晶硅太陽能電池。半導體玻璃,即非晶硅,制造工藝比較簡單,也可制造出很大尺寸的薄膜材料,適合于工業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn),因而顯示出巨大的應用前景。
太陽能電池的用途可大了!例如,人造衛(wèi)星安裝上太陽能電池后,可以長期為衛(wèi)星提供能源。現(xiàn)在已研制成功適合于小型轎車和飛機用的太陽能電池。安裝了這種新能源的汽車和飛機不再需要其他任何燃料,無任何環(huán)境污染,可以長期使用。人造衛(wèi)星、目前市場飛船更是離不開太陽能電池。將來,每幢樓房都可以安裝一個小型太陽能“電站”:在樓頂鋪一層半導體玻璃薄膜材料,有陽光照射時就會產(chǎn)生電力,把多余的電力存到蓄電池中,到了夜間或陰雨天,再由蓄電池向每個家庭供電。這樣,我們做飯、取暖、洗衣、看電視,就不再需要消耗別的能源了。據(jù)測算,按現(xiàn)在一般水平計算,每10米2的太陽能電池每天可提供約5度電能,這些電能足夠一個家庭使用一天。
值得指出的是,目前太陽能電池的造價還偏高,效率也還偏低,要大規(guī)模使用仍有困難。但是,隨著科學技術的進步,許多家庭和工廠用上太陽能電池的日子已經(jīng)為期不遠了。
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