2025年高考物理人類(lèi)利用太陽(yáng)能的三大途徑

　　[趣味物理]人類(lèi)利用太陽(yáng)能的三大途徑

　　太陽(yáng)表面溫度高達6000℃，內部不斷進(jìn)行核聚變反應，并且以輻射方式向宇宙空間發(fā)射出巨大的能量。據估計，每三天太陽(yáng)向地球輻射的能量，就相當于地球所有礦物燃料能量的總和。人類(lèi)利用太陽(yáng)能有三個(gè)途徑：光熱轉換、光電轉換和光化轉換。

　　光熱轉換

　　光熱轉換即靠各種集熱器把太陽(yáng)能收集起來(lái)，用收集到的熱能為人類(lèi)服務(wù)。

　　早期最廣泛的太陽(yáng)能應用是將水加熱，現今全世界已有數百萬(wàn)個(gè)太陽(yáng)能熱水裝置。太陽(yáng)能熱水系統主要包括收集器、儲存裝置及循環(huán)管路三部分。

　　利用太陽(yáng)能作冬天采暖之用，在許多寒冷地區已使用多年。因寒帶地區冬季氣溫甚低，

　　室內必須有暖氣設備，若要節省化石能源的消耗，可設法利用太陽(yáng)能。大多數太陽(yáng)能暖房使用熱水系統，也有使用熱空氣系統的例子。太陽(yáng)能暖房系統由太陽(yáng)能收集器、熱存儲裝置、輔助能源系統及室內暖房風(fēng)扇系統組成。太陽(yáng)輻射熱經(jīng)過(guò)收集器內的工作流體儲存，然后向房間供熱。

　　目前，美國已興建100多萬(wàn)個(gè)主動(dòng)式太陽(yáng)能采暖系統和超過(guò)25萬(wàn)個(gè)依靠冷熱空氣自然流動(dòng)的被動(dòng)式太陽(yáng)能住宅。

　　光電轉換

　　光電轉換即將太陽(yáng)能轉換成電能。目前，太陽(yáng)能用于發(fā)電的途徑有二：一是熱發(fā)電，就是先用聚熱器把太陽(yáng)能變成熱能，再通過(guò)汽輪機將熱能轉變?yōu)殡娔�；二是光發(fā)電，就是利用太陽(yáng)能電池的光電效應，將太陽(yáng)能直接轉變?yōu)殡娔埽▓D1所示是一種利用太陽(yáng)能電池提供動(dòng)力的太陽(yáng)能飛機）。

　　太陽(yáng)能電池的主要原理是：通過(guò)使用半導體材料，將較薄的N型半導體置于較厚的P型半導體上，當光子撞擊該裝置的表面時(shí)，P型和N型半導體的接合面有電子擴散產(chǎn)生電流，可利用上下兩端的金屬導體將電流引出利用。目前，太陽(yáng)能電池的成本還較高，要達到足夠的功率，需要相當大的面積放置電池。

　　1953年，美國貝爾實(shí)驗室研制出世界上第一個(gè)硅太陽(yáng)能電池，轉換效率為0.5％，1994年太陽(yáng)能電池的轉換效率已提高到17％。

　　光化轉換

　　光化轉換即先將太陽(yáng)能轉換成化學(xué)能，再轉換為電能等其他能量。我們知道，植物靠葉綠素把光能轉化成化學(xué)能，實(shí)現自身的生長(cháng)與繁衍，若能揭示光化轉換的奧秘，便可實(shí)現人造葉綠素發(fā)電。目前，太陽(yáng)能光化轉換正在積極探索、研究中。

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