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第一章 太阳能基础知识

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第一章太阳能基础知识
教学题目：
太阳能基础知识
教学时间安排：
6课时
教学目的、要求：
理解太阳能的基本知识、了解我国太阳能的分布特点。

教学重点：
太阳能利用的特点、太阳常数和太阳光谱、我国太阳能的分布特点教学难点：
太阳能利用的优缺点、太阳常数的计算
教学方法及其手段
讲练结合、多媒体
教学内容及过程：
1.1能源概述
能源是人类活动的基础。

人类发展离不开能源的出现和先进能源技术的使用。

请学生说说都有哪些能源，引出能源的定义。

能源：能源也可称为能量资源或能源资源，是指可产生各种能量（如热量、电能、光能、机械能等）或可做功的物质的统称。

PPT 2
1.1.1能源利用的几个时期
从人类利用能源的变迁角度大致可分为三个阶段
1.天然能源时期（柴草时期）
从火的发现到18世纪产业革命期间，树枝杂草一直是人类使用的主要能源。

柴草不仅能烧烤食物，驱寒取暖，好被用来烧制陶器和冶炼金属。

2.矿物能源时期（分为煤炭时期和石油时期）
煤炭的开采始于13世纪，而大规模开采并使用成为世界的主要能源则是18世纪中叶。

1769年，瓦特发明蒸汽机，煤炭作为蒸汽机的动力之源而受到关注。

二战结束之后，在美国、中东、北非等地区相继发现了大油田及伴生的天然气。

每吨原油产生的热量比每吨煤高一倍。

到60年代初期，在世界能源消费统计中，石油和天然气的消耗比例开始超过煤炭而居首位。

但是预计到21世纪中叶，他们的储量会相继衰竭。

3.可再生能源
可再生能源包括太阳能、风能、水能、生物能、海洋能、地热能、氢能。

其中太阳能约占99%。

可再生能源会随着时间的推移逐渐成为为人类的主要能源，并且可以保持人类经济、生活的持续发展。

PPT 中的图为世界能源结构预测
1.1.2太阳能利用的意义
1.可以节约化石能源
2.保护环境
3.解决无电人口和特殊用途供电
1.1.3太阳能利用的途径PPT 3
太阳能是一种辐射能，具有即时性，必须即时转换成其它形式能量才能利用和贮存。

将太阳能转换成不同形式的能量需要不同的能量转换器，
集热器通过吸收面可以将太阳能转换成热能，利用光伏效应太阳电池可以将太阳能转换成电能，通过光合作用植物可以将太阳能转换成生物质能，还有转化成氢能和各种机械能等等。

原则上，太阳能可以直接或间接转换成任何形式的能量，但转换次数越多，最终太阳能转换的效率便越低。

人类主要通过以下途径利用太阳能。

PPT 4
1.光-热转换PPT5-8
2.太阳能发电PPT 9-10
3.光化学利用
物质中的分子、原子吸收太阳光的能量后变成“受激原子”，受激原子中的某些电子的能态发生改变，使某些原子的价链发生改变，当受激原子重新恢复到稳态时，即产生光化学反应。

4.光生物利用PPT 11-12
1.1.4 太阳能利用的特点PPT13-14
1.2 认识太阳此部分要求学生自行看书
1.2.1太阳的结构
PPT 15-16
天文学家把太阳结构分为内部结构和大气结构两大部分。

太阳的内部结构由内到外可分为核心、辐射层、对流层3个部分，大气结构由内到外可分为光球、色球、和日冕3层。

1.4太阳常数和太阳光谱
1.4.1 辐射度量书12页1.4.1
1.4.2太阳常数PPT 17
1.4.3太阳光谱PPT 18-19
太阳是以电磁波的形式向外传播能量。

电磁波是由同时存在又相互联系且呈周期变化的电波和磁波构成的。

电磁波用波长、频率来表示。

太阳发射的电磁辐射在大气上随波长的分布叫做太阳光谱。

太阳电磁辐射中99．9%的能量集中在红外区、可见光区和紫外区。

太阳辐射主要集中在可见光部分（0.4～0.76μm），波长大于可见光的红外线（>0.76μm）和小于可见光的紫外线（<0.4μm）的部分少。

在全部辐射能中，波长在0.15～4μm之间的占99%以上，且主要分布在可见光区和红外区，前者占太阳辐射总能量的约50%，后者占约43%，紫外区的太阳辐射能很少，只占总量的约7%。

在地面上观测的太阳辐射的波段范围大约为0．295～2．5μm。

短于0．295 μm和大于2．5 μm波长的太阳辐射，因地球大气中臭氧、水气和其他大气分子的强烈吸收，不能到达地面。

1.5 太阳辐射能和到达地球的太阳能PPT 20
1.6我国的太阳能资源及分布特点
按接受太阳能辐射量的大小，全国大致上可分为五类地区：。

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太阳能基础知识课件

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太阳能基础知识
第四阶段——困惑阶段(1965-1973） 这一阶段，太阳能的研究工作停滞不前，主要原因是太阳 能利用技术处于成长阶段，尚不成熟，并且投资大，效果不 理想，难与常规能源竞争，因而得不到公众、企业和政府的 重视和支持。 第五阶段——觉醒阶段（1973-1980） 自从石油在世界能源结构中担当主角之后，石油就成了左 右经济和决定国家生死存亡及发展或衰退的关键因素。1973 年10月爆发中东战争，石油输出国组织采取石油减产、提价 等办法，支持中东人民的斗争，维护本国的利益。其结果是 使那些依靠从中东地区大量进口廉价石油的国家，在经济上 遭到沉重打击。 于是，西方一些人惊呼：世界发生了“能源 危机”（有的称“石油危机”）。
第二次世界大战结束后的20年中，一些有远 见的人士已经注意到石油和天然气资源正在迅 速减少，呼吁人们重视这一问题，从而逐渐推 动了太阳能研究工作的恢复和开展，并且成立 了太阳能学术组织，举办学术交流和展览会， 再次兴起太阳能研究热潮。
太阳能基础知识
复苏阶段的太阳能研究工作取得重大进展，比较突出的 有：1955年，以色列泰伯等在第一次国际太阳热科学会 议上提出选择性涂层的基础理论，并研制成实用的黑镍 等选择性涂层，为高效集热器的发展创造了条件；1954 年，美国贝尔实验室研制成实用型硅太阳电池，为光伏 发电大规模应用奠定了基础；1960年，在美国佛罗里达 建成世界上第一套用平板集热器供热的氨-水吸收式空调 系统，制冷能力为5冷吨；1961年，一台带有石英窗的 斯特林发动机问世。这一阶段，太阳能基础理论和基础 材料的研究得以进行，取得了如太阳选择性涂层和硅太 阳电池等技术上的重大突破。同时，平板集热器有了很 大的发展，技术上逐渐成熟。太阳能吸收式空调的研究 取得进展，建成一批实验性太阳房。对难度较大的斯特 林发动机和塔式太阳能热发电技术也进行了初步研究。
太阳能发电基础知识

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太阳能发电基础知识太阳能发电是指通过太阳能将光能转化为电能的一种方式，是一种可再生能源的利用形式。

太阳能发电的过程主要包括光照吸收、光电转换和电能输出三个关键步骤。

本文将介绍太阳能发电的基础知识，包括太阳能的来源、太阳能光伏发电原理、主要的太阳能发电技术以及太阳能发电的优势和局限性。

一、太阳能的来源太阳是地球上最重要的能源来源之一，它以恒定不变的方式向地球释放出大量的能量。

太阳能的源头是核聚变反应，太阳核心中的氢原子核发生反应，释放出大量的能量，形成太阳辐射。

这些辐射以电磁波的形式传播到地球，为太阳能发电提供了无尽的能量。

二、太阳能光伏发电原理太阳能光伏发电是通过光电效应将太阳能转化为电能的一种技术。

太阳光中的光子进入太阳能电池板的半导体材料中，与材料中的原子碰撞后，电子得到激发并跳出原子束缚，形成电流。

这个过程中，太阳光的能量被转化为电子的动能，从而实现了光能到电能的转化。

三、太阳能发电技术目前，主要的太阳能发电技术包括晶体硅太阳能电池技术、薄膜太阳能电池技术以及集成光伏发电技术。

1. 晶体硅太阳能电池技术晶体硅太阳能电池是目前最主流的太阳能发电技术之一。

它采用单晶硅或多晶硅制成的太阳能电池片，具有较高的转换效率和较长的寿命。

晶体硅太阳能电池的制造成本相对较高，但其稳定性和可靠性较好，广泛应用于太阳能发电领域。

2. 薄膜太阳能电池技术薄膜太阳能电池采用非晶硅材料或其他半导体材料制成的薄膜电池片，具有较低的制造成本和灵活性。

它的转换效率相对较低，但适用于大面积的太阳能发电应用，例如建筑物外墙、屋顶等。

3. 集成光伏发电技术集成光伏发电技术是将太阳能电池板整合到建筑物、车辆或其他设备上，通过优化设计和布局，实现太阳能的最大化利用。

这种技术将太阳能发电与建筑、交通等领域的需求紧密结合，最大限度地提高了太阳能的利用效率。

四、太阳能发电的优势和局限性太阳能发电具有众多的优势，例如无噪音、零排放、可持续等，因此备受关注。

太阳能基本知识

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第一章太阳能基本知识第一节太阳能的来源太阳从东方升起，到西方降落，太阳带来了温暖.使生物和人类生长，发育，这是人们听熟悉的自然现象。

此外，太阳照射的变化，还引起四季和昼夜的更替，造成大气层中的风、雨、雷、电。

那么，它的能量是从哪里来的呢?是我们要考察的问题。

首先，我们要了解太阳的构造。

简单地说，太阳是一个炽热的大气体它的直径大约为139万km(万公里)，是地球直径的109倍，它的体积是地的130万倍，而它的质量为地球的33万倍，所以，它的密度只是地球的1/4。

太阳通常可分为内球和太阳大气两大部分。

内球的外层是处于对流之中的流体区域；太阳大气又分为两层，其底层称为光球，就是我们平常所能看见的部分，它的上面是厚约几千公里的色球层，最外面是一层密度很小的日冕，它的形状不规则，而且经常变化。

从太阳球心到平均半径为1/4的范围内，含有总质量的40%，温度高达1500万℃（万摄氏度)，密度超过100g/cm3(克/厘米3）；在平均半径为70%处，温度降至50万℃；在外面的对流层，温度进一步降至约6000 0℃，密度降至1×10-8g/cm3。

太阳的主要成份是氢和氮，其中氢约占78%，氦约占20%。

在异常的高温、高压下，原子失去了全部或大部核外电子，它们在高速运动和互相碰撞之中，发生多种核反应。

其中最主要的是氢核聚合成氦核反应，称为热核反应在这种反应中，每1g(克)氢变为氮时，质量损失0. 0072g。

太阳每秒钟将6亿多吨氢变为氮，损失质量427万t(万吨)，这些质量转化为能量发射出来.总功率相当于3. 9×1020 M W(兆瓦)。

根据地球和太阳的相对位置可知，太阳总辐射能量中，只有二十二亿分之一到达地球大气层的上界，大约为1亿7300万MW。

由于大气层的散射和吸收，最后达到地球表面的太阳辐射功率大约为8500万MW。

这仍然是全球发电容量的数十万倍。

尽管太阳的发射功率如此巨大，但是，太阳的质量毕竟太大了，照这样消耗下去，仍然能够维持几十亿年。

太阳能全面培训资料

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c
a1
a2
b a3
a
面心立方
晶胞基矢：a ai ,b aj, c ak
ab c
原胞基矢
aa12a2a2((jikk))
a3

a 2
(i

j)
a1 a2 a3
1、通过晶格的格点可做许多间距相同而相互平行的平面，为晶面。
3）三类地区： 全年日照时数为2200～3000h，辐射量在5850～6680MJ/m2。日辐射量为 4.5 ～5.1KW·h/m2，相当于170 ～200Kg标准煤燃烧所发出的热量。主要 包括山东、河北东南部、山西南部、新疆北部、吉林、辽宁、云南、陕西北 部、甘肃东南部、广东南部、福建南部、苏北、皖北、台湾西南部等地。
原胞基矢
a a1 2 (i j k )
a2

a 2
(i

j

k)
a3

a 2
(i

j

k)
a1 a2 a3
在体心立方格子的晶胞中，以一个顶点作为原点，向近邻3个体心格 点作出3个基矢，由此3个基矢构成的平行六面体就是体心立方的原胞。
115 ～140Kg标准煤燃烧所发出的热量。日辐射量为2.5 ～3.2KW·h/m2。主 要包括四川贵州两省。
实验
太阳高度角变化对楼距影响
原理：太阳至设点在南北回归线间有规律移动，引起正午太阳高度角 的季节变化；每天太阳东升西落，太阳的高度角也不尽相同。
要求：1.不同时刻太阳高度角的大小 太阳光线和地面的夹角 2.同一时刻不同日期太阳高度角的大小 3.楼距安排是否合理
4）四类地区： 全年日照时数为1400～3300h，辐射量在（419～502）×104KJ/(c括湖南、湖北、 广西、江西、浙江、福建北部、广东北部、山西南部、江苏北部、安徽南部 以及黑龙江、台湾东北部等地。