太陽能利用的基本方式

太陽能的利用主要是利用其輻射能而實現的，利用的基本方式可以分為如下4大類。

一、光熱利用

此種方式的原理主要是將太陽能的輻射能收集起來，通過特定的轉化方式轉化成熱能加以利用。收集太陽輻射能的裝置主要有平板型集熱器、真空管集熱器和聚焦集熱器等。根據所能達到的溫度和用途的不同，而把太陽能光熱利用分為低溫利用（＜200℃）、中溫利用（200～800℃）和高溫利用（＞800℃）。目前低溫利用主要有太陽能熱水器、太陽能干燥器、太陽能蒸餾器、太陽房、太陽能溫室、太陽能空調制冷系統等，中溫利用主要有太陽灶、太陽能熱發電聚光集熱裝置等，高溫利用主要有高溫太陽爐等。

此外這種方式還可以利用轉化的熱能進行發電。一般是用太陽能集熱器將所吸收的熱能轉換為工質的蒸汽，然后由蒸汽驅動氣輪機帶動發電機發電。即通過兩個過程完成，前一過程為光—熱轉換，后一過程為熱—電轉換。

二、光伏發電

早在 1839年，法國科學家貝克雷爾(BECQURAL)發現，光照能使半導體材料的不同部位之問產生電位差，當時還未對這種現象得到重視，后來被稱為“光生伏打效應”。其原理就是當半導體材料受光照時，半導體材料內的電荷分布狀態發生變化而產生電動勢和電流的一種效應。當太陽光或其他光照射半導體的PN結時，就會在PN結的兩邊出現電壓(叫做光生電壓)，使 PN結短路，就會產生電流。^【2】 

該發現到了1954年，在美國科學家恰賓和皮爾松在貝爾實驗室首次制成了實用的單晶硅太陽能電池，此時就誕生了太陽能光伏發電技術。此技術被認為是當前世界上最有發展前景的新能源技術。

太陽能電池板正是利用了這一技術的產物，他能將太陽能轉化成電能，并可接蓄電池將電腦儲存起來，以備用。根據太陽能電池板的大小，可利用在不同場合。大規模的可用在太陽能光伏發電網和太陽能屋頂；小的可用在太陽能路燈，草坪燈，景觀燈等地方

三、光化利用

這是一種利用太陽輻射能直接分解水制氫的光—化學轉換方式。

四、光生物利用

通過植物的光合作用來實現將太陽能轉換成為生物質的過程。目前主要有速生植物（如薪炭林）、油料作物和巨型海藻。

此技術在現階段迅速的發展起來，日前從上海市科委獲悉，華東師范大學科研人員利用納米材料在實驗室中成功“再造”葉綠體，以極其低廉的成本實現光能發電。

葉綠體是植物進行光合作用的場所，能有效將太陽光轉化成化學能。此次課題組并非在植物體外“拷貝”了一個葉綠體，而是研制出一種與葉綠體結構相似的新型電池———染料敏化太陽能電池，嘗試將光能轉化成電能。在上海市納米專項基金的支持下，經過3年多實驗與探索，這塊仿生太陽能電池的光電轉化效率已超過10％，接近11％的世界最高水平。

新型太陽能電池是“三明治”結構———中空玻璃夾著一層納米“夾心”，光電轉化的玄機就藏在這層幾十微米厚的復合薄膜中。納米“夾心”的“配方”十分獨特：染料充當“捕光手”，納米二氧化鈦則是“光電轉換器”。為了讓染料盡可能多“吃”太陽光，科研人員還別出心裁地撒了點“佐料”———一種由納米熒光材料制成的量子點，讓不同波長的陽光都能對上“捕光手”的“胃口”。只要不斷改進“配方”，納米“夾心”的光電轉化效率就能一次次提高。

作為第三代太陽能電池，染料敏化電池的最大吸引力在于廉價的原材料和簡單的制作工藝。據估算，染料敏化電池的成本僅相當于硅電池板的1／10。同時，它對光照條件要求不高，即便在陽光不太充足的室內，其光電轉化率也不會受到太大影響。另外，它還有許多有趣用途。比如，用塑料替代玻璃“夾板”，就能制成可彎曲的柔性電池；將它做成顯示器，就可一邊發電，一邊發光，實現能源自給自足。