太阳能基础知识
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量。地球轨道上的平均太阳辐射强度为
1367kw/m2（太阳常数）。地球赤道的周长为40000km，从而可计算出，地球获得的能量可达173,000TW。在海平面上的标准峰值强度为1kw/m2，地球表面某一点24h的年平均辐射强度为0.20kw/m2，相当于有102,000TW 的能量，人类依赖这些能量维持生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地热能资源除外）虽然太阳能资源总量相当于现在人类所利用的能源的一万多倍，但太阳能的能量密度低，而且它因地而异，因时而变，这是开发利用太阳能面临的主要问题。太阳能的这些特点会使它在整个综合能源体系中的作用受到一定的限制。
太阳是一个巨大、久远、无尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于500万吨煤。地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都是来源于太阳；即使是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然气等）从根本上说也是远古以来贮存下来的太阳能，所以广义的太阳能所包括的范围非常大，狭义的太阳能则限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换。
我国幅员广大，有着十分丰富的太阳能资源。据估算，我国陆地表面每年接受的太阳辐射能约为
50x1018kJ，全国各地太阳年辐射总量达335～837kJ／cm2?a，中值为586kJ／cm2?a。从全国太阳年辐射总量的分布来看，西藏、青海、新疆、内蒙古南部、山西、陕西北部、河北、山东、辽宁、吉林西部、云南中部和西南部、广东东南部、福建东南部、海南岛东部和西部以及台湾省的西南部等广大地区的太阳辐射总量很大。尤其是青藏高原地区最大，那里平均海拔高度在4000m以上，大气层薄而清洁，透明度好，纬度低，日照时间长。例如被人们称为“日光城”的拉萨市，1961年至1970年的平均值，年平均日照时间为3005.7h，相对日照为68％，年平均晴天为108.5天，阴天为98.8天，年平均云量为4.8，太阳总辐射为816kJ／cm2?a，比全国其它省区和同纬度的地区都高。全国以四川和贵州两省的太阳年辐射总量最小，其中尤以四川盆地为最，那里雨多、雾多，晴天较少。例如素有“雾都”之称的成都市，年平均日照时数仅为1152.2h，相对日照为26％，年平均晴天为24.7天，阴天达244.6天，年平均云量高达8.4。其它地区的太阳年辐射总量居中。
我国太阳能资源分布的主要特点有：太阳能的高值中心和低值中心都处在北纬22°～35°这一带，青藏高原是高值中心，四川盆地是低值中心；太阳年辐射总量，西部地区高于东部地区，而且除西藏和新疆两个自治区外，基本上是南部低于北部；由于南方多数地区云雾雨多，在北纬30°～40°地区，太阳能
的分布情况与一般的太阳能随纬度而变化的规律相反，太阳能不是随着纬度的增加而减少，而是随着纬度
的增加而增长。
浅谈太阳能热水器 发表时间：2010-04-06T16:11:41.200Z 来源：《建筑科技与管理》2010年第2期供稿作者：王朝辉1，张栋顺2 [导读] 随着能源的紧张，大气的变暖，各国开始注重新能源的发展 王朝辉1，张栋顺2 1.淄博市建筑设计研究院山东淄博255000； 2.淄博市规划信息中心山东淄博255000 【摘要】随着能源的紧张，大气的变暖，各国开始注重新能源的发展。太阳能作为一种清洁能源开始日益广泛的应用，太阳能热水器就是其中的代表。本文主要阐述了太阳能热水器与其他常用热水器，经过几个方面的比较，从而得出太阳能热水器的优势。 【关键词】节能减排；清洁能源；太阳能热水器；燃气热水器；电热水器；再生资源 On the solar water heater Wang Zhao-hui1，Zhang Dong-shun2 (1.Architectural Design & Research Institute, Zibo CityZiboShandong255000； 2.Zibo City Planning Information CenterZiboShandong255000) 【Abstract】With the energy of intense, atmospheric warming, countries began to focus on new energy development. Solar energy as a clean energy began to focus increasingly wide range of applications, solar water heater is one of the representatives. This article describes other commonly used solar water heaters and water heaters, after a comparison of several aspects to arrive at the advantages of solar water heaters. 【Key words】Energy-saving emission reduction;Elean energy;Eolar water heaters;Gas water heater;Electric water heater;Renewable resources 在全球能源形势紧张、气候变暖严重威胁经济发展和人们生活健康的今天，世界各国都在寻求新的能源替代战略，以求得可持续发展和在日后的发展中获取优势地位。太阳能以其清洁、源源不断、安全等显著优势，成为关注重点。在太阳能产业的发展中，太阳能热水器的热利用转换技术无疑是最为成熟的，其产业化进程也较光伏电池、太阳能发电等产业领先一步。发展替代能源是我国经济实现可持续发展的前提。十一五期间，在现有的能源和资源边界的约束下，能源替代这一有助于解决经济可持续发展瓶颈问题的产业，孕育着重大投资机会。在我国未来的能源消费格局中，决定不同形式能源的应用及发展前景的决定因素有两点，一是能源使用过程中的内外部成本，二是后继储量以及是否可再生。《国家中长期科学和技术发展规划纲要》指出2020年可再生能源在我国能源消费中的比重将达到16%。太阳能是最丰富的可再生能源形式，是所有化石能源及多种可再生能源的源头。我国必将步入更为多元化、清洁、高效的能源消费新时代。据测算，使用1平方米太阳能热水器，相当于每年节约120公斤煤。因此，我国应当大力倡导发展太阳能这样的可再生能源。本篇将从四个方面分析太阳能热水器与其他热水器相比较的优势。 1. 热水产量方面 燃气热水器有5升、7升、8升等不同的型号，是指在1分钟内将水温升高25℃时所产的热水量，如果自来水的温度为25℃，则每分钟可产50℃的热水5升、7升或8升。 电热水器的标注则是30升、60升、90升等等，这是指电热水器的容水量，相当于我们在电炉子上加一个水壶，这个水壶的盛水量是30升、60升、90升。拿一个8升的燃气热水器与一个40升的电热水器相比较，8升的燃气热水器可连续不断地产生每分钟8升的热水，而电热水器需要间隔半小时加热一罐水。如果这一罐水用完，还要等半小时左右。太阳能热水器按照年平均气温15.7℃、年日照时数2014小时、太阳总辐射总量年均为111.59千卡／平方米计算，如果集热面积为2平方米，年吸收太阳辐射能量为9.37×106千焦，按把水温升高35℃计算（基础水温10℃），全年可提供生活用热水（45℃）53.5吨，每人每次洗澡用热水约需50公斤，则全年可洗1070人次，平均每天可洗2.93人次。 2. 功率方面燃气热水器的功率要比电热水器大很多，拿一个8升的燃气热水器和40升的电热水器相比较，8升燃气热水器的功率相当于16~17千瓦，而40升的电热水器一般为3千瓦，这也是为什么燃气热水器可连续供应热水的缘故。那么，电热水器是否也可做成16千瓦的呢？这是不可能的，因为家用电表、电线都无法承受。而太阳能不需要消耗燃气及电能。只要天气晴朗，水温就能达到50~70度，在连续几天晴好天气的话则可到达70~90度。 3. 安全性方面 燃气热水器的优点是加热快、出水量大、温度稳定、结水垢少、占地小、不受水量控制。缺点是使用时要排出大量的废气，废气中除了二氧化碳以外，还有一氧化碳，如果使用时关闭门窗，通风不良，一氧化碳会增加，严重时会发生中毒事故，不符合国家大力推广节能减排的大趋势；另外，燃气热水器启动水压高，有些住高层的用户如果不装增压泵就无法起动；安装不方便，要在墙上打洞、安排气扇等。 电热水器的优点是能适应任何天气变化，普通家庭可直接安装使用，长时间通电可以大流量供热水；使用时不产生废气，所以从这一点上讲是既安全又卫生，目前市场上销售的电热水器多数还带有防触电装置。缺点是体积大、占用室内空间大、易结水垢、对电能浪费大，同样不顺应国家节能减排的大趋势。最新型的电热水器内置了阳极镁棒除垢装置，解决了产品容易结垢的问题，但阳极镁棒须两年更换一次，给保养带来了麻烦。太阳能热水器的优点是安全、节能、环保、经济，尤其是带辅助电加热功能的太阳能热水器，它以太阳能为主、电能为辅的能源利用方式，可全年全天候使用。 4. 使用成本方面太阳能热水器和电热水器的使用寿命一般都是10年，在使用成本方面，电热水器就算省着用，一天一罐水，一年要600元左右的电费，太阳能热水器一年估计40多天要用电，算100元电费，十年省5000元左右。购买成本方面，电热水器1000多的就不错了，而太阳能热水器的价格一般在3500元左右，使用太阳能热水器10年省2500元左右，我觉得买太阳能热水器一次投资大但总体来说使用节省。从以上分析可以看出，太阳能热水器采用的太阳能取之不尽、用之不竭。只要有阳光，太阳能热水器就可进行光热转换，一年四季均可运行。绿色环保。太阳能作为一种洁净的可再生能源，无环境污染，无安全隐患；使用寿命相对时间长，主要部件使用寿命可达十年以上；为避免太阳能完全受天气的控制太阳能热水器与其它能源配套使用，实现了全天候运行；经济效益显著。一次投资而长期受益是太
太阳能电池基本特性测定实验 太阳能电池是一种由于光生伏特效应而将太阳光能直接转化为电能的器件，是一个半导体光电二极管，当太阳光照到光电二极管上时，光电二极管就会把太阳的光能变成电能，产生电流。当许多个电池串联或并联起来就可以成为有比较大的输出功率的太阳能电池方阵了。太阳能电池是一种大有前途的新型电源，具有永久性、清洁性和灵活性三大优点.太阳能电池寿命长，只要太阳存在，太阳能电池就可以一次投资而长期使用；与火力发电、核能发电相比，太阳能电池不会引起环境污染。 太阳能电池根据所用材料的不同，可分为：硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶太阳能电池四大类，其中硅太阳能电池是目前发展最成熟的，在应用中居主导地位。 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为23%,规模生产时的效率为15%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较,成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转换效率为18%,工业规模生产的转换效率为10%。因此，多晶硅薄膜电池不久将会在太阳能电地市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。 太阳能的利用和太阳能电池的特性研究是21 世纪的热门课题，许多发达国家正投入大量人力物力对太阳能接收器进行研究。我们开设此太阳能电池的特性研究实验，通过实验了解太阳能电池的电学性质和光学性质，并对两种性质进行测量。该实验作为一个综合设计性的物理实验，联系科技开发实际，有一定的新颖性和实用价值。 【实验目的】 1. 无光照时，测量太阳能电池的伏安特性曲线； UI U I曲线图；并测量太阳能变化关系，画出2. 有光照时，测量电池在不同负载电阻下，对IUP FF；及填充因子电池的短路电流、开路电压、最大输出功率SCaxOCm IU L的关系，求出它们的近似函数关系。与光照度 3. 测量太阳能电池的短路电流、开路电压SCOC 【实验仪器】 白炽灯源、太阳能电池板、光照度计、电压表、电流表、滑线变阻器、稳压电源、单刀开关 连接导线若干 供参考． 】【实验原理 区，pn区流向结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结电场的作用下，空穴由太阳光照在半导体
太阳能光伏发电必须掌握的基础知识 1、太阳能光伏系统的组成和原理 太阳能光伏系统由以下三部分组成： 太阳电池组件；充、放电控制器、逆变器、测试仪表和计算机监控等电力电子设备和蓄电池或其它蓄能和辅助发电设备。 太阳能光伏系统具有以下的特点： -没有转动部件，不产生噪音； -没有空气污染、不排放废水； -没有燃烧过程，不需要燃料； -xx 简单，维护费用低； -运行可靠性、稳定性好； -作为关键部件的太阳电池使用寿命长，晶体硅太阳电池寿命可达到25 年以上；根据需要很容易扩大发电规模。 光伏系统应用非常广泛，光伏系统应用的基本形式可分为两大类： 独立发电系统和并网发电系统。应用主要领域主要在太空航空器、通信系统、微波中继站、电视差转台、光伏水泵和无电缺电地区户用供电。随着技术发展和世界经济可持续发展的需要，发达国家已经开始有计划地推广城市光伏并网发电，主要是建设户用屋顶光伏发电系统和MW 级集中型大型并网发电系统等，同时在交通工具和城市照明等方面大力推广太阳能光伏系统的应用。 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到0.3~ 2W的 太阳能庭院灯，大到MW 级的太阳能光伏电站，如 3.75kWp 家用型屋顶发电设 备、敦煌10MW 项目。其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结 构和工作原理基本相同。图4-1 是一个典型的供应直流负载的光伏系统示意图。其中包含了光伏系统中的几个主要部件：
光伏组件方阵： 由太阳电池组件（也称光伏电池组件）按照系统需求串、并联而成，在太阳光照射下将太阳能转换成电能输出，它是太阳能光伏系统的核心部件。 蓄电池： 将太阳电池组件产生的电能储存起来，当光照不足或晚上、或者负载需求大于太阳电池组件所发的电量时，将储存的电能释放以满足负载的能量需求，它是太阳能光伏系统的储能部件。目前太阳能光伏系统常用的是铅酸蓄电池，对于较高要求的系统，通常采用深放电阀控式密封铅酸蓄电池、深放电吸液式铅酸蓄电池等。 控制器： 它对蓄电池的充、放电条件加以规定和控制，并按照负载的电源需求控制太阳电池组件和蓄电池对负载的电能输出，是整个系统的核心控制部分。随着太阳能光伏产业的发展，控制器的功能越来越强大，有将传统的控制部分、逆变器以及监测系统集成的趋势，如AES公司的SPP和SMD系列的控制器就集成了上述三种功能。 逆变器： 在太阳能光伏供电系统中，如果含有交流负载，那么就要使用逆变器设备，将太阳电池组件产生的直流电或者蓄电池释放的直流电转化为负载需要的交流电。 太阳能光伏供电系统的基本工作原理就是在太阳光的照射下，将太阳电池组件产生的电能通过控制器的控制给蓄电池充电或者在满足负载需求的情况下直接给负载供电，如果日照不足或者在夜间则由蓄电池在控制器的控制下给直流负载供电，对于含有交流负载的光伏系统而言，还需要增加逆变器将直流电转换成交流电。光伏系统的应用具有多种形式，但是其基本原理大同小异。对 于其他类型的光伏系统只是在控制机理和系统部件上根据实际的需要有所不同，下面将对不同类型的光伏系统进行详细地描述。 直流负载的光伏系统 2、光伏系统的分类与介绍 小型太阳能供电系统（Small DC ;简单直流系统（Simple DC ;大型太阳能供
第四章
4.1 3 4.2 4.3 3 4.4 4.5 4.6
太阳电池基础
光生伏特效应 光生载流子的浓度和电流 太阳电池的伏安特性 太阳电池的性能表征 太阳电池的测试技术 太阳电池的效率分析
4.6 太阳电池效率分析-极限效率
太阳电池的理论效率
VOC I SC ? FF ?? ?100% Pin
当入射太阳光谱AM0或AM1.5确定后， 为获得较高的转换效率， 需要增加Voc、Isc和FF
填充因子FF
在理想情况下（当voc>10），填充因子FF仅是开路电压Voc的函数
Voc的函 数
voc ? ln（voc ? 0.72） q FF ? voc ? Voc , voc ? 1 kT
4.6 太阳电池效率分析-极限效率
短路电流Isc
I sc ? ? I L I L ? qAG ? Le ? W ? Lh ? ,
假设到达电池表面的每一个能量大于材料禁 带宽度Eg的光子，会产生一个电子-空穴对。 将光通量对波长进行积分，可以得到产生率G。
开路电压Voc
Voc ?
2
? kT ? I L ln ? ? 1? q ? I0 ?
? Eg ? I 0 =1.5 ? 10 exp ? ? ? kT ? ?
5
Eg ) I0∝ ni ? N C N V exp(? kT
禁带宽度Eg减小，I0增加，Voc减小
4.6 太阳电池效率分析-极限效率
最佳带隙宽度
禁带宽度Eg减小
Isc增加
Voc减小
太阳能电池基本特性的测量 太阳能的利用和太阳能电池特性研究是21世纪新型能源开发的重点课题。目前硅太阳能电池应用领域除人造卫星和宇宙飞船外，已大量用于民用领域：如太阳能汽车、太阳能游艇、太阳能收音机、太阳能计算机、太阳能乡村电站等。太阳能是一种清洁、“绿色”能源,因此，世界各国十分重视对太阳能电池的研究和利用。本实验的目的主要是探讨太阳能电池的基本特性，太阳能电池能够吸收光的能量，并将所吸收的光子能量转换为电能。 【实验目的】 1． 在没有光照时,太阳能电池主要结构为一个二极管，测量该二极管在正向偏压时的伏安 特性曲线，并求得电压和电流关系的经验公式。 2． 测量太阳能电池在光照时的输出伏安特性,作出伏安特性曲线图，从图中求得它的短路 电流(SC I )、开路电压(OC U )、最大输出功率m P 及填充因子FF ， )]U I /(P FF [OC SC m ?=。填充因子是代表太阳能电池性能优劣的一个重要参数。 3． 测量太阳能电池的光照特性：测量短路电流SC I 和相对光强度0J /J 之间关系，画出SC I 与相对光强0J /J 之间的关系图；测量开路电压OC U 和相对光强度0J /J 之间的关系,画出OC U 与相对光强0J /J 之间的关系图。 【实验原理】 太阳能电池在没有光照时其特性可视为一个二极管，在没有光照时其正向偏压U 与通过电流I 的关系式为: )1e (I I U o -?=β (1) (１)式中，o I 和β是常数。
由半导体理论，二极管主要是由能隙为V C E E -的半导体构成,如图１所示。C E 为半导体导电带，V E 为半导体价电带。当入射光子能量大于能隙时，光子会被半导体吸收，产生电子和空穴对。电子和空穴对会分别受到二极管之内电场的影响而产生光电流。 假设太阳能电池的理论模型是由一理想电流源（光照产生光电流的电流源)、一个理想二极管、一个并联电阻sh R 与一个电阻s R 所组成,如图2所示。 图2中，ph I 为太阳能电池在光照时的等效电源输出电流，d I 为光照时通过太阳能电池内部二极管的电流。由基尔霍夫定律得: 0R )I I I (U IR sh d ph s =---+ (2） (2）式中,I 为太阳能电池的输出电流,U 为输出电压。由(1)式可得， d sh ph sh s I R U I )R R 1(I --=+ （３) 假定∞=sh R 和0R s =,太阳能电池可简化为图3所示电路。 这里,)1e (I I I I I U 0ph d ph --=-=β。 在短路时，0U =，sc ph I I =; 而在开路时,0I =,0)1e (I I oc U 0sc =--β; ∴]1I I ln[1U 0 sc OC +β = （４)
一,基础知识 (1)太阳能电池的发电原理 太阳能电池是利用半导体材料的光电效应,将太阳能转换成电能的装置. ?半导体的光电效应所有的物质均有原子组成,原子由原子核和围绕原子核旋转的电子组成.半导体材料在正常状态下,原子核和电子紧密结合(处于非导体状态),但在某种外界因素的刺激下,原子核和电子的结合力降低,电子摆脱原子核的束搏,成为自由电子. 光激励 核核 电子 空穴电子 电子对?PN 结合型太阳能电池 太阳能电池是由 P 型半导体和 N 型半导体结合而成,N 型半导体中含有较多的空穴,而P 型半导体中含有较多的电子 ,当 P 型和 N 型半导体结合时在结合处会形成电势当芯 片在受光过程中,带正电的空穴往 P 型区移动,带负电子的电子往 N 型区移动,在接上连线和负载后,就形成电流.. (2)太阳能电池种类 － ＋＋－ － ＋P 型
铸 造 2 工 PN 结合（正面 N 极,反 面 P 极 ） 减 反膜形成 通过电极,汇集电 ※在现在的太阳能电池产品中,以硅半导体材料为主,其中又以单晶硅和多晶硅为代表.由于 其原材料的广泛性,较高的转换效率和可靠性,被市场广泛接受.非晶硅在民用产品上也有 广泛的应用（如电子手表,计算器等）,但是它的稳定性和转换效率劣于结晶类半导体材料. 化合物太阳能电池由于其材料的稀有性和部分材料具有公害,现阶段未被市场广泛采用. ※现在太阳能电池的主流产品的材料是半导体硅,是现代电子工业的必不可少的材料,同时 以氧化状态的硅原料是世界上第二大的储藏物质. ※京瓷公司早在上世纪的八十年代就认识到多晶硅太阳能电池的光阔前景和美好未来,率先 开启多晶硅太阳能电池的工业化生产大门.现在已经是行业的龙头,同时多晶硅太阳能电 池也结晶类太阳能电池的主流产品（太阳能电池的 70%以上）. （3）多晶硅太阳能电池的制造方法 空间用 民用 转换效率:24% 转换效率:10% 转换效率:8% （1400 度以上） 破锭(150mm *155mm ) N 极烧结 电极 印刷 （ 正 反
太阳能电池的分类简介 （1）硅太阳能电池 硅太阳能电池分为单晶硅太阳能电池、多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池三种。 单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。在实验室里最高的转换效率为24.7%，规模生产时的效率为15%（截止2011，为18%）。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于单晶硅成本价格高，大幅度降 低其成本很困难，为了节省硅材料，发展了多晶硅 薄膜和非晶硅薄膜做为单晶硅太阳能电池的替代 产品。 多晶硅薄膜太阳能电池与单晶硅比较，成本低 廉，而效率高于非晶硅薄膜电池，其实验室最高转 换效率为18%，工业规模生产的转换效率为10%（截 止2011，为17%）。因此，多晶硅薄膜电池不久 将会在太阳能电池市场上占据主导地位。 非晶硅薄膜太阳能电池成本低重量轻，转换效率较高，便于大规模生产，有极大的潜力。但受制于其材料引发的光电效率衰退效应，稳定性不高，直接影响了它的实际应用。如果能进一步解决稳定性问题及提高转换率问题，那么，非晶硅太阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。
2）多晶体薄膜电池 多晶体薄膜电池硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太阳能电池效率高，成本较单晶硅电池低，并且也易于大规模生产，但由于镉有剧毒，会对环境造成严重的污染，因此，并不是晶体硅太阳能电池最理想的替代产 品。 砷化镓（GaAs）III-V化合物电池的转换效率 可达28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光学 带隙以及较高的吸收效率，抗辐照能力强，对热 不敏感，适合于制造高效单结电池。但是GaAs 材料的价格不菲，因而在很大程度上限制了用 GaAs电池的普及。 （3）有机聚合物电池 以有机聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制造的研究方向。由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本低等优势，从而对大规模利用太阳能，提供廉价电能具有重要意义。但以有机材料制备太阳能电池的研究仅仅刚开始，不论是使用寿命，还是电池效率都不能和无机材料特别是硅电池相比。能否发展成为具有实用意义的产品，还有待于进一步研究探索。 （5）有机薄膜电池 有机薄膜太阳能电池，就是由有机材料构成核心部分的太阳能电池。大家对有机太阳能电池不熟悉，这是情理中的事。如今量产的太阳能电池里，95%以上是硅基的，而剩下的不到5%也是由其它无机材料制成的 6）染料敏化电池 染料敏化太阳能电池，是将一种色素附着在TiO2粒子上，然后浸泡在一种电解液中。色素受到光的照射，生成自由电子和空穴。自由电子被TiO2吸收，从电极流出进入外电路，再经过用电器，流入电解液，最后回到色素。染料敏化太阳能电池的制造成本很低，这使它具有很强的竞争力。它的能量转换效率为12%左右。 （7）塑料电池 塑料太阳能电池以可循环使用的塑料薄膜为原料，能通过“卷对卷印刷”技术大规模生产，其成本低廉、环保。但塑料太阳能电池尚不成熟，预计在未来5年到10年，基于塑料等有机材料的太阳能电池制造技术将走向成熟并大规模投入使用。 太阳能工作原理 太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能发电有两种方式，一种是光一热一电转换方式，另一种是光一电直接转换方式。其中，光一电直接转换方式是利用光电效应，将太阳辐射能直接转换成电能，光一电转换的基本装置就是太阳能电池。太阳能电池是一种大有前途的新型
太阳能知识 剩下约1 .5X10 A17千瓦.小时，数值约为美国1 9 7 8年所消费能6 0 0 0倍。未被吸收或散射而能够直达地表的太阳幅射能称为「直接」幅射能；而被散射的幅射能，则称为「漫射」 （diffuse）幅射能，地表上各点的总太阳幅射能即为直接和漫射幅射能二者的总和。 太阳能热利用 （一）太阳能集热器 太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。另外在冬天需要热交换器和膨胀槽以及发电装置以备电厂不能供电之需。 太阳能集热器（solar collector）在太阳能热系统中，接受太阳辐射并向传热工质传递热量的装 置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器.按采光方式可分为聚光型和聚光型集热器两种。 另外还有一种真空集热器一个好的太阳能集热器应该能用20-30年。自从大约1980年 以来所制作的集热器更应维持40-50年且很少进行维修。 （二）太阳能热水系统 早期最广泛的太阳能应用即用于将水加热，现今全世界已有数百万太阳能热水装置。太阳能热水系统主要元件包括收集器、储存装置及循环管路三部分。此外，可能还有辅助的能源装置（如 电热器等）以供应无日照时使用，另外尚可能有强制循环用的水，以控制水位或控制电动部份或 温度的装置以及接到负载的管路等。因此，除大型热水系统或需要较高水温的情形，才强制循环 式
1. 太阳能热水器 太阳能热利用是可再生能源技术领域商业化程度最高、推广应用最普遍的技术之一。1998 年世界太阳能热水器的总保有量约5400 万平方米。按照人均使用太阳能热水器面积，塞浦路斯和以色列居世界一、二位，分别为1平方米/人和0. 7平方米/人。日本有20%的家庭使用太阳能 热水器，以色列有80％的家庭使用太阳能热水器。 20 多年来，太阳能热水器在我国得到了快速发展和推广应用。70年代后期开始开发家用热水器。目前全国有500多个热水器生产厂家，1998 年的产量约400 万平方米，总安装量约1400 万平方 米，产量占世界第一位。我国太阳能热水器平均每平方米每年可节约100 150公斤标准煤。 80年代后期，我国开始研制高性能的真空管集热器。清华大学开发的全玻璃真空管集热器结构 简单，类似拉长的暖水瓶，内管外表面上选择性吸收涂层是其关键技术。全玻璃真空管集热器已 经实现了产业化，目前全国有60多个全玻璃真空管集热器生产厂，年产300 多万只真空管。80 年代后期至90年代初，北京市太阳能研究所相继在我国政府、UNDP支持下，并与德国合作研 制成功热管式真空管集热器，1996年与德国DASA公司合资建立了热管式真空管集热器生产厂， 实现了规模化生产，1998 年生产了11 万只真空管，产品销往国内外。 目前在市场上占主导地位的太阳能热水器主要有平板型和真空管型两种。平板型太阳能热水器国 内市场份额约65%；真空管热水器分全玻璃和热管式两种，国内市场份额约35%。目前太阳能 热水器主要用于家庭，其次是厂矿、机关、公共场所等。 我国的太阳能热水器工业逐步走向成熟，除了技术不断改进、产品质量不断提高外，几种热水 器的国家标准已经颁布并开始实施。如《平板热水器热性能评价实验方法) (GB4271-84 )、《平 板热水器产品技术指标)( GB6424--86 )、《家用热水器热性能实验方法)( GB12915 一91)、全玻璃真空管集热器) (GB/T17049--1997 )等。但同时应当看到，我国太阳能热水器市场还远 没有开发出来，热水器的户用比例只有3%，与日本的20%和以色列的80%相比相差甚远，因此中国的市场容量还非常巨大。 2．太阳能空调降温。 就世界范围而言，太阳能制冷及在空调降温上应用还处在示范阶段，其商业化程度远不如热水器 那样高，主要问题是成本高。但对于缺电和无电地区，同建筑结合起来考虑，市场潜力还是很大的。我国"九五"期间，太阳能空调降温示范工程列入国家技术攻关项目，广州能源所和北京市 太阳能研究所分别进行平板集热器和真空管集热器的示范工程。西北工业大学对除潮降温系统进 行了基础性的研究工作，研究工作重点是寻找高效吸收和蒸发材料，优化系统热特性，建立数学模型和计算机程序，研究新型制冷循环等。实验室建立了除潮系统的样机和使用条件。 3．太阳能热发电太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能 热利用的重要方面。80年代以来美、欧、澳等国相继建立起不同型式的示范装置，促进了热发电技术的发展。世界现有的太阳能热发电系统大致有三类：槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。
《综合素质》重点笔 记(打印)
《综合素质》知识点 第一章：职业理念 一、教育观 理解国家实施素质教育的基本要求： （1）面向全体学生 （2）促进学生全面发展 （3）促进学生生动，活泼，主动发展 （4）促进学生创新精神和实践能力的培养 （5）着眼于学生的可持续发展 掌握在学校教育中开展素质教育的途径和方法： 途径有：（1）树立素质教育理念，把握课改精神，实践新课程（基础教育新课程是实施素质教育的基本途径） （2）学校管理，课外活动和班主任工作 （3）举行德智体美并进的教育活动 方法有：（1）提高教师队伍水平，最大限度的发挥教师的作用（主导性作用，更新教育理念，提高素养） （2）将教育目的落实到教学之中 （3）引导和调动学生学习的主动性和积极性 （4）开展多种形式的实践活动 （5）建立多层次，多样化的教学模式 依据国家实施素质教育的基本要求，分析和评价教育现象根据要求和素质教育观念进行分析 1、素质教育：素质教育是依据人的发展和社会发展的实际需要，以全面提高全体学生的基本素质为根 本目的，以尊重学生个性，注重开发人的身心潜能，注重形成人的健全个性为根本特征的教育。
2、为什么要实施素质教育？ （1）实施素质教育是落实“科教兴国”战略的需要； （2）实施素质教育是当今国际教育改革和发展的共同趋势； （3）实施素质教育是我国基础教育改革和发展的需要； 二、学生观 我国所倡导的学生观：以人为本和全面发展理解“人的全面发展”的思想 人的道德、体力和智力的全面、和谐、充分的发展。人的劳动力全面发展素质教育的学生观的思想基础就是以人为本，人的全面发展本质是人的社会属性和社会关系，社会性需要和精神需要，社会素质和能力的全面发展 理解“以人为本”的涵义，在教学活动中做到以学生的全面发展为本 “以人为本”是一种肯定人的作用和地位，强调尊重人、解放人、依靠人和为了人的价值取向。教育中以人为本就是以学生为本 （1）学生是完整的，具有独立意义的个体 （2）学生是学习的主体 （3）学生需要尊重 （4）学生都有潜力 学生的全面发展要求从身心健康发展，主体性发展，中学生社会文化发展三个方面 身心健康发展：生理心理健康的成长，生理心理健康得到社会的实现 主体性发展：建立正确的自我认识，培养正确的人生观价值观和世界观，培养全面发展的人所需的自觉发展，主动发展。（主体性发展是中学生全面发展的核心） 社会文化发展：主要涉及到德，智，体，美，劳动技术教育等
第四章 太阳电池基础 光生载流子的浓度和电流4.2太阳电池的测试技术4.4光生伏特效应34.1太阳电池的伏安特性34.34.5太阳电池的效率分析 太阳电池的性能表征4.6
太阳电池基本结构 以晶体硅太阳电池为例。 （1）以p型晶体硅半导体材料为衬底； （2）为了减少光的反射损失，常制作绒面减反结构（3）采用扩散法在硅衬底上制作重掺杂的n型层（4）PECVD生长SiO 减反层 2 （5）在n型层上面制作金属栅线，作为正面接触电极（6）在衬底背面制作金属膜，作为背面欧姆接触电极
半导体 吸收光子产生电子空穴对，电子空穴对在p-n结内建电场作用下分离，从而在p-n结两端产生电动势。 p-n结是太阳电池的核心 光生载流子形成一个与热平衡结电场方向相反的电场，使得势垒降低；光生电流与正向结电流相等时，pn结建立稳定的电势差，即光生电压 Electric Field
载流子运动的角度 太阳电池工作原理：当太阳光照射到太阳电池上并被吸收时，其中 的光子能把价带中电子激发到导带上去，形成 能量大于禁带宽度E g 自由电子，价带中留下带正电的自由空穴，即电子—空穴对，通常 称它们为光生载流子。自由电子和空穴在不停的运动中扩散到p-n结的空间电荷区，被该区的内建电场分离，电子被扫到电池的n型一例，空穴被扫到电池的p型一侧，从而在电池上下两面（两极）分别形成了正负电荷积累，产生“光生电压”，即“光伏效应”。如果在电 池的两端接上负载，在持续的太阳光照下，就会不断有电流经过负载。这就是太阳电池的基本工作原理。
能带的角度 持续光照条件下，大量的光生载流子产生，光生电子和空穴被源源不断地分别扫到n型和p型一两侧，致使n区和p区费米能级的分裂，若太阳电池断路，光生电压V即为开路电压V 。若外电路短路，pn结正向电流为 oc 零，外电路电流为短路电流，理想情况下也就是光电流。
第一部分教育学原理 第一章教育、教育学与教师 第一节教育的起源与发展 一、教育的概念 （一）“教育”的日常用法。分三类：作为一种过程的教育，表明一种深刻的思想转变过程作为一种方法的教育是作为一种社会制度的教育 （二）“教育”的词源：《孟子·尽心上》“得天下英才而教育，三乐也”（最早使用“教育”一词）；《说文解字》说：“教，上所施，下所效也”，“育，养子使作善也”；《中庸》说“修道之谓教”；《荀子·修身》说“以善先人者谓之教”；《学记》说“教也者，长善而救其失也”（长善救失原则的出处） （三）“教育”的的定义：教育是有意识的、以影响人的身心发展为直接目标的社会活动。广义的教育指有目的地增进人的知识技能、提高人的认识能力、影响人的思想品德、增强人的体质、完善人的个性的一切活动。狭义的教育专指学校教育，即教育者根据社会发展的要求,遵循年轻一代身心发展的规律,在特定的教育场所.有目的、有计划、有组织地对受教育者的身心施加影响,使他们的身心朝着社会期望的方向发展的活动和过程。 二、教育活动的基本要素构成教育活动的三个基本要素是教育者、受教育者和教育影响 1、教育者：就是在教育活动中以教为职责的人，是教育实践活动的主体和学习者学习实践的对象主体 2、受教育者：即学习者，是指在各种教育活动中以学习为主要职责的人，是教育过程中学习实践的主体和教育者教育实践活动的对象主体 3、教育影响：教育活动中教育者作用于学习者的全部信息，是教育实践活动的中介，包括教育容、教育手段、教育方法和教育组织形式，是教育容和教育形式的统一。 三、教育的起源1、教育的神话起源说；2教育的生物起源说；3教育的心理起源说；4教育的劳动起源说 1、神话起源说：教育与其他万事万物一样，都是由人格化的神所创造的，教育的目的就是体现神或天的 意志，使人皈依于神或顺从于天。代表人物：朱熹、 2、生物起源说：代表人物: 法国教育哲学家,社会学家利托尔诺和英国教育学家沛西·能。生物起源论 者认为，人类教育起源于动物界中各类动物的生存本能活动。教育是一种人类社会围以外，远在人类出现之前就产生的社会现象。 3、心理起源说的主要代表人物:美国教育家孟禄。心理起源论者认为，教育起源于儿童对成人无意识的模仿。 4、劳动起源说：代表人物：米丁斯基、凯洛夫、贤江。生产劳动是人类最基本的实践活动；教育起源于生产劳动过程中的经验的传递；生产劳动过程中的口耳和简单模仿是最原始和最基本的教育形式；生产劳动
文章转自：华帝热水器维修 热水器这个电器相信每个家庭都是必不可少的，因为它能在任何时候给人们带来热水，不过，大家喜爱的热水器种类都是不相同的，比如有些人喜欢燃气热水器，有些人喜欢电热水器，还有太阳能的，空气能的等等，那么今天我们就带大家了解一下太阳能热水器的结构知识。 1、从集热部分来分：真空玻璃管太阳能热水器：是目前吸热效率最高的集热部分，它的优点在于，不需要在集热部分在增加保温层，而且现在的真空玻璃管无论在抗高温，抗打击和保温上，性能都是一流的，也被绝大部分太阳能热水器生产厂家所采用。其缺点在于体积比较庞大，管中容易集结水垢。金属平板太阳能热水器：是在传热性能极佳的金属片上，覆盖上吸热涂层，利用金属的传热性，将吸收的热量传于水箱中。其有点是外观美观，安装方便，可以做成平板，而且不容易损坏。缺点在于：保温要花很大的代价，成本高，间接的就是增加消费者负担； 2、从结构来分类：普通式太阳能热水器：就是将真空玻璃管直接插入水箱中，利用加热水的循环，使得水箱中的水温升高，这是目前厂家都采用的。也是一只流行到现在的最常规的热水器。一般改类热水器只有顶层能用，除非顶层用户和你楼下的关系特铁，而且屋顶的面积是有限的。分体式热水器：分体式热水器是为了解决不是顶层用户也能使用太阳能热水器而诞生的。分体式的循环有2种，一种是靠水的自然循环，这种热水器热交换效率很低，远远不能满足用水要求；另一种是靠泵循环热交换，这也是为了解决自然循环效率低的问题，使用泵循环，可以明显改善水的热交换。 3、从水箱受压来分：承压式太阳能热水器：目前，无论是哪一种分体式热水器，都有一个致命的缺点，必须使用承压式水箱，这是所有分体式热水器的基本思路，这就直接考验你的集热部分的密封性能；还有制造承压水箱成本极高，也存在安全性问题，一般要求耐压7个大气；而且循环效果不是很理想。虽然解决了水的循环问题和使用水时的方便性。非承压式太阳能热水器：目前装在屋顶的普通太阳能热水器都是属于非承压式热水器，它的水箱有一根管子与大气相通，是利用屋顶和家里的高度落差，使用水时产生压力。其安全性，成本，使用寿命都比承压式要显著得多。 怎么样？相信你看完上面的知识后也会对太阳能热水器产生一定的认知吧，其实每个热水器都有有点
第一部分教育学原理 第一章教育与教育学 １：中外教育名言 ①得天下英才而教育之，三乐也。————“教育”一词最早见于《孟子·尽心上》 ②教，上所施，下所效也，育，养子使作善也————《说文解字》 ③教育是发展健全的个性——捷克教育学家夸美纽斯 4.教育是“依照自然法则，发展儿童的道德，智慧和身体各方面的能力——裴斯泰洛齐 5.人只有靠教育才能成为人，人完全是教育的结果————德国思想家康德 ２：教育的概念 ①教育是一种培养人的社会活动。这是教育质的规定性，也是教育与其他一切社会现象的根本区别 ②广义教育：泛指有目的地增进人的知识技能，提高人的认识能力，影响人的思想品德增强人的体质完 善人的个性的一切活动。 ③狭义教育：即学校教育教育者根据社会发展的要求，遵循年轻一代身心发展的规律，在特定的教育场 所，有目的，有计划，有组织的对受教育者实施影响，使他们的身心朝着社会期望的方向发展的活动和过程 ３.教育活动的基本要素及相互关系 教育活动的基本要素包括：①教育者②受教育者③教育影响 教育活动基本要素之间的相互关系：①教育者与受教育者之间的相互作用 ②教育者和受教育者之间的关系以一定的教育影响为中介 ４.教育起源的学说观点 生物起源论：代表人物：利托尔诺观点：教育起源归于本能．不足：否认了教育的社会性 心里起源论：代表人物：孟禄观点：对成人无意识的模仿不足：否认了人是有意识的。 劳动起源论：马克思的关于人的全面发展必须和生产劳动相结合。
5.学校教育的产生 1.原始社会有学校教育的萌芽，作为独立的社会实践部门的学校教育是在奴隶社会出现的 2.我国经考证的最早学校在殷朝。未经考证夏朝就有学校成为“痒序”。周朝的乡学分为：塾痒序校 3.教育系统的产生，是制度化教育形成的前提 4.最早设立从事教育工作的教师职业是——商代 5.欧洲封建社会教育容：七艺包括:三科（文法修辞辩证术）四学（算术几何天文音乐） 四书指的是《论语》《孟子》《大学》和《中庸》；而五经指的是《诗经》《尚书》《礼记》《周易》和《春秋》，简称为“诗、书、礼、易、春秋”， 6.学校产生需要具备的条件 ①社会劳动必须出现相当数量的剩余产品，使一部分人脱离生产劳动，同时体力劳动和脑力劳动分工，开 始出现专门从事教育的教师和专门从事学习的学生 ②具有相当数量的经验积累，为学校教育提供特定的教育容 ③文字等记载和传递文化的工具达到了一定水平 7奴隶社会教育的出现的条件表现： ①经济上，由于铁质工具的使用，社会生产力得到了很大的发展 ②政治上，在体脑分工的基础上，社会出现了阶级和国家 ③文化上，人们积累了大量的生产劳动经验和社会生活经验 8.原始社会教育的主要特点： ①教育的非独立性②教育的原始性③教育的平等性和普及型 9古代社会（奴隶社会和封建社会）教育的特点 ①教育从社会生活特别是生产劳动中分离出，学校轻视体力劳动轻视生产经验的传授 ②学校教育为奴隶主和地主阶级所垄断，具有阶级性等级性。学校是培养统治人才的场所 ③个别教学的组织形式，教育过程是一种灌输和被动接受的过程
光伏发电基础知识 1、太阳电池的基本特性 太阳电池的输出受日照强度、电池结温等因素的影响，当结温增加时，太阳电池的开路电压下降，短路电流稍有增加，最大输出功率减小，当日照强度增加时，太阳电池的开路电压变化不大，短路电流增加，最大输出功率增加，在一定的温度和日照强度下，太阳电池具有唯一的最大功率点，电池工作在该点时，能输出当前温度和日照条件下的最大功率。 2、单晶硅电池 单晶硅是用高纯度的多晶硅在单晶炉里拉制而成。熔融的单质硅在凝固时硅原子以金刚石晶格排列成许多晶核，如果这些晶核长成晶面取向相同的晶粒，则这些晶粒平行结合起来便结晶成单晶硅，单晶硅的制法通常是先制得多晶硅或无定形硅，然后用直拉法或悬浮区熔法从熔体中生长出棒状单晶硅，硅系列太阳能电池中，单晶硅太阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟，在电池制作中，一般都采用表面结构化，发射区钝化，分区掺杂等技术，开发的电池主要有平面单晶硅电池和刻槽埋栅电极单晶硅电池，提高转化效率主要是单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺，目前转换效率达到18%-20%，最高达24%。在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位。 3、多晶硅电池 多晶硅是单质硅的一种形态，熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同，则这些晶粒结合起来，就结成多晶硅，多晶硅可做拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面，多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多，但是多晶硅太阳电池的光电效率则要比单晶硅低，其光电转换效率为12%-15%之间，最高已达18%，但相对单晶硅光电池具有生产成本低，同时多晶硅光电池没有光致衰退效应，材料质量有所下降时也不会导致光电池受影响，是国际上掀起的前沿性研究热点。 4、非晶硅电池 非晶硅是一种直接能带半导体，它的结构内部有许多所谓的“悬键”。也就是没有和周围的硅原子成键的电子，这些电子在电场作用下就可以产生电流，非
太阳能热水器微电脑全智能测控仪使用说明现在目前大多数太阳能微电脑的功能与操作如下：（说明：为了用户跟好使用，本人义务为大家扫描微电脑说明书，有可能个别字乱码错误，见谅） 特点：上水实现全自动，有恒温补水功能，定时上水，水温水位数码彩屏显示，采用人性化设计，具有水位预置、低水压上水模式、可定时控制，手动控制、自动防溢流、高温保护等主要功能，使用更方便、更安全、更实用。 一、主要技术指标 1、使用电源：220VAC功耗：＜5W 2、测温精度：土2C 3、测温范围：0-99 %C 4、水位分档：五档 5 、电磁阀参数：直流DCI 2V，可选用有压阀或无压阀 二、主要功能 1、开机自检：开机时发出“嘀”提示音，表示机器处于正常状态 2、水位预置：可预置加水水位50、80、100％ 3、水位显示：显示太阳能热水器内部所有水量 4、水温显示：可显示太阳能热水器内部实际水温 5、水温预置：可预置加热温度 3 0％-80 ％，若不需要加热功能，可预置为00 C。 6、缺水报警：当水位从高变低，出现缺水状态时，蜂呜报警，同时位时，测控仪会自动进入低水压模式，“低水压” 图案点亮，在此上水模
式中，测控仪会间隔30 分钟启动一次，同时测控仪自动静音，以免上水、关闭时经常蜂呜，打扰用户休息：按“上水键”可取消该次低水压上水模式： 11 、温控上水：当水箱水未加满，水温以超过85~C 时，自动补水至合适水温65cC 左右，此功能可防止出现低水量高水温的不合理现象。 12 、定时上水：若有供水不正常，有时有水，有时没水等特殊情况用户可根据自己的生活习惯，设定定时上水或定时加热，设定完毕后测控仪每天会根据所设定的时间自动上水及加热。 1 3、强制上水：水位传感器出现故障时，可按“上水”键，实现强制止水，每分钟会出现蜂鸣提示，注意有无溢水，8 分钟后自动关闭上水。 三、使用方法 通电后，测控仪会自动将水位加满至100％，如果无太阳光照使 水温升高，则3小时后自动加热至水温50C，太阳能上水、加热是合智能运行的，因此，用户不必作任何操作，若想变更预置水位、水温或采用定时模式，可按如下方法操作： 1 、水温水位设置：先按“预置”键，当前预置温度。预置水位快速跳动，然后按“上水、水位”键设置水位，按“加热、水温”键设置水温，请用户根据自己的需要设置到所需水位和水温；建议设置水温不超过60?C,可充分利用太阳能，减少电加热，节约电能。2、定时控制：在需要定时上水或加热时，长按“上水、水位”键或“加热、水温”键盘，约 3 秒钟听到“嘀”短提示音后放手，数码显示“ 00''， 然后按“上水、水位”或“加热、水温”键调整时间，设定温度C或圆圈图案闪烁：若3小时后上水或加热，先按“上水、水位”键或“加热、保温” 键盘约3 秒钟，听到“嘀” 短提示音后放手，再按“上水、水位”