1、太阳能真空管/太阳能管/太阳能玻璃管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。中国的太阳能热利用技术研究开发始于 20 世纪 70 年代末，其重点置于简单，价廉的低温热利用的适用技术，如太阳能温室、太阳灶、被动太阳房、太阳热水器和太阳干燥器。这类技术在农村得到推广应用，为缓解农村能源短缺，改善农村生态环境和农民生活起了
2、积极的作用，并收到了实效。20 世纪 80 年代太阳能热水器列入国家“六五”和“七五” 科技攻关项目。主要的研发项目是高效平板太阳集热器和全玻璃真空集热管。在 90 年代全玻璃真空集热管的科技成果通过中试转化为生产力形成自行设计和配套的集热管生产线是科技攻关的最杰出的成果。2007 年，中国太阳能热水器产量的增长速度约为 30%，年产量达 2340万 m2（16380MWth ） ，总保有量约为 10800 万 m2（75600MWth） 。2007 年，太阳能热水器市场销售额约为 320 亿元人民币，产值亿元人民币以上的企业有20 多家。2008 年我国太阳能热水器行业继续稳步快速发展。其中
3、，产值达430 亿，出口达 1 亿美元。中国太阳能热水器的年生产量是欧洲的 2 倍，北美的 4 倍，现已成为世界上最大的太阳能热水器生产国和最大的太阳能热水器市场。2009 年太阳能热水器“ 下乡”是太阳能热水器行业的一件大事，标志着太阳能热水器得到国家认可，我国太阳能热水器行业已迈入新的时代。太阳能热水器“下乡 ”正式开标意味着太阳能热水器行业得到了政策支持，太阳能热水器“下乡”如一缕春风，使整个行业焕发强大的生命力。目前，我国城乡居民对洗浴热水的需求增长迅猛。在农村地区和中小城市，太阳能热水器已经成为提高人民生活质量，全面建设小康社会的重要手段。随着中高温太阳能热水器的开发以及太阳能与建筑
4、一体化技术的日益完善，太阳能热水器的应用领域不再局限于提供热水，正逐步向取暖、制冷、烘干和工业应用方向拓展。中国太阳能热水器在近 3 年时间内还将保持 30%以上的增长速度，市场潜力巨大。1.真空管的颜色与其集热性能无对应关系2.蓝紫或墨绿偏黑颜色的真空集热管具有更高的太阳吸收比，热效率更高3.我们追求的是集热性能最好，能吸收更多的太阳能，由于太阳能热水器使用环境在室外，所以在集热性能和美观性发生冲突时，我们首先确保的是集热性能对于以上说法，原因如下：1.为什么真空管有颜艿可见光可分为红、橙、黄、绿、蓝、紫七种色，由于太阳光谱中能量最高的地方是黄绿色，我们生产的真空管对这个范围的光谱吸收几乎达
5、刿因此黄绿色被吸收后，我们就只能看到紫蓝色或紫红色；而真空管的吸收涂层不但对黄绿色光线有 100%的吸收，对其它色光也有较高的吸收，所以我们看到真空管的总体颜色接近蓝黑色或是蓝紫色颜色不一致不影响集热性能我们的眼睛只能看到可见光，而可见光的光谱范围只占太阳光谱范围的很小一部分，太阳光除了可见光以外还有紫外线和红外线，他们的波长范围比可见光大得多。当我们看到真空管是黑颜色时，说明真空涂层对可见光吸收较好，但不能说明太阳光吸收就好另一方面，黑色也有暗黑和亮黑之分，有的黑色很亮，虽说是黑色，但反射仍然较高，之所以黑是因为它对可见光的所有光线的吸收比较平均，但由于反射较高，即有很高的发射比，所以大大降
6、低了真空管的集热性能。此时由于管子发亮，人眼就不太能分辨出颜色来，因此让人感觉是一致的黑色。如果真空管的吸收涂层对光线的吸收很高，反射光线很暗，即有较高的吸收比，同时有较低的发射比，吸收光谱略有不平，人眼就能分辨出颜色来，所以集热性能好的真空管颜色通常很难保持颜色的一致性3.蓝紫或墨绿偏黑的多层铝氮/铝太阳选择性吸收涂层可具有更高的太阳吸收比太阳能光谱范围在 0.30?xml:namespace prefix = st1 /3.0mm，这是一个相当宽的波长范围。在这么宽的波长范围内，人们肉眼能看到的可见光谱的波长范围在 0.4st1:chmetcnv tcsc=“0“ numbertype=“
7、1“ negative=“False“ hasspace=“False“ sourcevalue=“.7“ unitname=“m“ w:st=“on“0.7mm，它是太阳能光谱中辐射较强的一段，也是决定选择性吸收涂层颜色的一段光谱。当能量最高的黄绿色光全部被吸收后，真空管颜色接近蓝紫色或是蓝黑色，色泽发暗，表示可见光范围的平均反射比较低，太阳吸收比较高4.由于太阳能热水器使用环境在室外，所以在集热性能和美观性发生冲突时，我们首先确保的是集热性能有问题可以直寻泰安市泰山区天雨太阳能有限公司如果要确保真空管颜色的一致性，可以减少减反层，增加涂层对可见光的反射，将真空管做成颜色一致的浅黑或是淡蓝色
8、。但这样会大大降低真空管的集热性能。由于太阳能热水器使用环境在室外，所以在集热性能和美观性发生冲突时，我们首先应该确保太阳热水器的集热性能，毕竟对于不放在室内的产品，实用性是第一位的。包括太阳热水器整机的选材，首先考虑的都是实用性而非美观性，比如支架、外壳等，通常用的都是没有经过处理的原始金属材料，如铝合金或喷塑支架、镀铝锌板外壳等，这和时尚的家电产品有着巨大的差跿3 月-6 月 货期在 1 个月 其他时间 2 个星期型号紫金，三高，普通质量过关，品质可靠图片仅供参考太阳能真空管/太阳能管/太阳能玻璃管3 月-6 月 货期在 1 个月 其他时间 2 个星期型号紫金，三高，普通质量过关，品质可靠
9、历史资料:2009-09-15 版本太阳能真空管太阳能真空管构造 太阳能真空管的分类 太阳能普通管和三高管的不同太 阳 能 真 空 管 ， 太 阳 能 热 水 器 真 空 管 是 太 阳 能 热 水 器 的 核 心 元 件 ， 被 誉为 太 阳 能 热 水 器 的 “心 脏 ”， 真 空 管 质 量 的 优 劣 直 接 影 响 到 太 阳 能 热 水 器 的 使用 寿 命 和 性 能 ， 太 阳 能 产 业 的 快 速 发 展 也 带 动 了 真 空 管 企 业 的 发 展 ， 一 方 面是 围 绕 真 空 管 的 专 利 技 术 在 不 断 推 成 出 新 ， 另 一 方 面 是 真 空 管
10、 企 业 和 生 产 线最 近 几 年 都 如 同 雨 后 春 笋 般 地 在 增 加 。真 空 管 是 太 阳 能 热 水 器 的 核 心 ， 他 的 结 构 如 同 一 个 拉 长 的 暖 瓶 胆 ， 内 外层 之 间 为 真 空 。 在 内 玻 璃 管 的 表 面 上 利 用 特 种 工 艺 涂 有 光 谱 选 择 性 吸 收 涂 层， 用 来 最 大 限 度 的 吸 收 太 阳 辐 射 能 。 经 阳 光 照 射 ， 光 子 撞 击 涂 层 ， 太 阳 能 转化 成 热 能 ， 水 从 涂 层 外 吸 热 ， 水 温 升 高 ， 密 度 减 小 ， 热 水 向 上 运 动 ， 而 比
11、重大 的 冷 水 下 降 。 热 水 始 终 位 于 上 部 ， 即 水 箱 中 。 太 阳 能 热 水 器 中 热 水 的 升 温情 况 与 外 界 温 度 关 系 不 大 ， 主 要 取 决 于 光 照 。 当 打 开 厨 房 或 洗 浴 间 的 任 何 一个 水 龙 头 时 ， 热 水 器 内 的 热 水 便 依 靠 自 然 落 差 流 出 ， 落 差 越 大 ， 水 压 越 高 。当 前 ， 国 内 生 产 毛 坯 管 的 企 业 主 要 有 力 诺 、 元 升 、 曜 晖 等 企 业 ， 生 产 真 空 管的 企 业 主 要 有 力 诺 、 泰 安 义 德 隆 新 能 源 设 备 制
12、 造 有 限 公 司 等 企 业 ， 主 要 有 两种 种 类 ， 一 是 管 内 不 走 水 的 ， 一 是 管 内 走 水 的 ， 传 统 的 真 空 管 都 是 管 内 走 水， 双 真 空 的 推 出 和 “热 管 直 插 式 ”真 空 管 的 推 出 都 使 得 玻 璃 管 内 不 走 水 。作 为 太 阳 能 热 水 器 的 心 脏 ， 真 空 管 将 会 随 着 环 境 的 变 化 而 不 断 变 化 ， 因为 区 域 的 差 异 、 目 标 消 费 群 体 的 差 异 、 建 筑 的 差 异 都 要 求 太 阳 能 热 水 器 因 地因 时 制 宜 ， 与 建 筑 有 效 结
13、合 。 太 阳 能 真 空 管 构 造全 玻 璃 真 空 管 的 构 造 由 内 玻 璃 管 、 太 阳 选 择 性 吸 收 涂 层 、 真 空 夹 层 、罩 玻 璃 管 、 支 承 件 （ 弹 簧 卡 子 ） 、 吸 气 剂 等 部 分 组 成 。 1.内 玻 璃 管 用 来 作 为 水 的 流 动 管 道 ；2.氧 化 铜 、 黑 镍 、 黑 铬 、 黑 锌 、 黑 铜 等 太 阳 选 择 性 吸 收 涂 料 ， 是 通 过 采用 真 空 沉 积 、 溅 射 技 术 、 电 化 学 处 理 等 工 艺 均 匀 地 涂 在 内 玻 璃 管 的 外 表 面 ，用 来 吸 收 太 阳 辐 射 能
14、 ；3.将 涂 有 选 择 性 涂 层 的 内 玻 璃 管 封 入 罩 玻 璃 内 ， 然 后 将 内 外 玻 璃 管 之 间抽 成 真 空 ， 形 成 真 空 度 为 0.05Pa 的 真 空 夹 层 ， 以 减 少 由 于 空 气 对 流 和 传 导而 引 起 的 热 损 失 ， 这 与 热 水 瓶 的 原 理 相 似 ；4.全 玻 璃 真 空 集 热 管 采 用 单 端 开 口 设 计 ， 通 过 一 端 内 、 外 管 环 形 熔 封 起来 ， 其 内 管 另 一 端 是 密 闭 半 球 形 圆 头 ， 弹 簧 卡 子 就 是 用 来 将 该 圆 头 支 承 在 罩玻 璃 管 的 内
15、部 端 ， 使 得 内 玻 璃 管 吸 收 太 阳 辐 射 而 温 度 升 高 时 ， 玻 璃 圆 头 形 成热 膨 胀 的 自 由 端 ， 从 而 缓 冲 了 热 水 器 工 作 时 引 起 真 空 集 热 管 开 口 端 部 的 热 应力 ；5.真 空 管 在 受 热 后 ， 原 来 被 吸 附 在 管 壁 上 的 微 量 气 体 （ 主 要 是 水 蒸 气 ）会 释 放 出 来 ， 影 响 真 空 度 ， 吸 气 剂 和 吸 气 膜 就 是 用 来 吸 收 这 些 被 释 放 出 来 的气 体 ， 以 保 持 集 热 管 内 的 高 真 空 。 太 阳 能 真 空 管 的 分 类（ 1）
16、 家 用 太 阳 能 热 水 器 使 用 的 太 阳 能 真 空 管 按 照 管 径 分 为 47 管 和58 管 ， 按 照 长 度 分 为 1.5 米 ， 1.6 米 ， 1.8 米 ， 2.1 米（ 2） 按 照 生 产 工 艺 分 为 ： 太 阳 能 普 通 管 、 三 高 管 、 紫 金 管 太 阳 能 普 通 管 和 三 高 管 的 不 同三 高 “太 阳 芯 ”真 空 管 与 普 通 管 的 区 别 在 于 吸 热 膜 层 不 一 样 （ 吸 热 膜 层 是真 空 管 的 关 键 部 位 ） 。 三 高 管 是 干 涉 膜 ， 普 通 管 是 渐 变 膜 。 它 们 的 区 别
17、主 要表 现 为 干 涉 膜 与 渐 变 膜 的 区 别 。 1、 根 本 区 别 ： 膜 层 结 构 不 同 ， 导 致 吸 收 太 阳 光 线 的 原 理 不 一 样 。 渐 变膜 ， 为 多 层 膜 ， 其 吸 收 层 一 般 是 9 层 ， 它 对 太 阳 光 线 是 逐 层 吸 收 的 ， 而 且其 吸 收 光 线 的 性 能 逐 渐 变 高 。 由 于 这 种 渐 变 结 构 ， 发 射 比 随 温 度 上 升 不 断 加大 ， 以 致 工 作 温 度 在 300500 时 ， 发 射 比 大 大 增 加 。 而 且 吸 收 层 中 的 铝离 子 在 高 温 状 态 下 ， 活 泼
18、 性 大 大 增 强 ， 并 发 生 漂 移 。 这 样 膜 层 的 内 部 结 构 发生 错 乱 ， 导 致 膜 层 开 始 老 化 。 长 期 处 于 这 种 高 温 状 态 下 ， 膜 层 就 会 脱 落 ， 从而 影 响 了 真 空 管 的 集 热 效 率 和 寿 命 。 干 涉 膜 ， 其 吸 收 层 共 2 层 ， 两 层 膜 之 间 ， 因 金 属 成 份 的 配 比 不 同 而 产 生干 涉 作 用 ， 使 吸 收 比 增 加 ， 发 射 比 降 低 。 再 加 上 减 反 层 减 少 反 射 的 作 用 ， 从而 实 现 更 高 的 吸 收 比 和 更 低 的 发 射 比 ，
19、 大 大 提 高 了 集 热 效 率 。 2、 特 征 ： 三 高 管 的 吸 收 比 提 高 了 12 ， 发 射 比 降 低 了 30 40 ，超 吸 收 ， 热 损 少 ， 升 温 快 。 高 效 管 ， 超 吸 收 ， 热 效 高 ， 升 温 快 ， 在 同 样 的 光照 条 件 下 ， 比 普 通 管 能 出 更 多 更 高 水 温 的 热 水 ； 高 寒 管 ， 因 铜 离 子 的 发 射 比比 铝 离 子 低 0 2， 因 此 热 损 很 少 ， 在 高 寒 环 境 下 仍 能 正 常 工 作 ， 30 照常 出 热 水 ； 高 温 特 效 管 ， 因 膜 层 中 的 不 锈 钢
20、 离 子 耐 高 温 ， 抗 空 晒 ， 膜 层 在400 条 件 下 不 老 化 、 不 衰 减 、 不 变 色 。 在 相 同 光 照 条 件 下 ， 普 通 管 热 吸 收 不 如 三 高 管 高 ， 甚 至 不 能 满 足 洗 浴 要求 ； 在 温 度 较 低 时 ， 热 损 更 大 ， 集 热 效 率 下 降 ， 影 响 正 常 使 用 ； 尤 其 在 空 晒超 过 270 时 ， 膜 层 开 始 老 化 、 脱 落 ， 吸 收 率 快 速 降 低 ， 寿 命 大 大 缩 短 。3、 工 艺 ： 高 温 特 效 管 、 高 寒 管 、 高 效 管 分 别 采 用 三 靶 、 双 靶
21、、 单 靶 磁控 溅 射 工 艺 ； 普 通 管 一 般 都 采 用 单 靶 磁 控 溅 射 工 艺 。 4、 外 观 ： A、 管 口 ， 此 处 膜 层 在 800 以 上 高 温 状 态 下 封 口 时 ， 脱 落一 部 分 是 不 可 避 免 的 。 高 温 特 效 管 因 耐 高 温 ， 只 有 约 1 厘 米 长 无 膜 层 ， 而其 它 管 因 不 耐 高 温 ， 膜 层 脱 落 长 度 约 2 5 厘 米 。 B、 内 管 颜 色 ： 用 肉 眼 观察 ， 高 温 、 高 寒 管 的 内 管 颜 色 为 暗 红 色 （ 因 膜 层 底 层 为 铜 ） ； 而 高 效 管 和 普
22、通 管 为 白 色 （ 因 膜 层 底 层 为 铝 ） 。太阳能三高管“三 高 ”指 的 是 耐 高 温 ， 抗 高 寒 ， 高 效 吸 收 ， 一 般 只 通 过 三 靶 干 涉 膜 工 艺的 制 成 的 真 空 管 (一 般 的 是 渐 变 膜 ）太 阳 能 三 高 管一 般 的 三 高 管 的 镀 膜 是 三 层 ， 一 层 铜 ， 一 层 不 锈 钢 氮 化 铝 ， 一 层 铝 氮 铝 ； 渐变 膜 只 有 一 种 材 质 的 涂 层 就 是 铝 氮 铝 ， 相 对 来 说 三 高 管 的 性 能 要 比 渐 变 膜 的要 高 一 些 。 三 高 管 的 镀 膜 离 管 口 的 距 离
23、 很 近 ， 约 1 厘 米 左 右 。 真 空 度 高 达10 负 4 次 方 。太 阳 能 普 通 管 ， 三 高 管 ， 管 中 管 的 材 料 按 国 家 标 准 规 定 都 应 是 高 硼 硅3.3 的 玻 璃 来 做 的 。 其 实 普 通 管 ， 与 管 中 管 的 镀 膜 技 术 是 一 样 的 ， 都 是 传 统淅 变 膜 技 术 ， 膜 层 较 厚 。 普 通 管 与 管 中 管 的 区 别 就 在 于 管 中 管 多 一 颗 两 端 封闭 的 管 插 在 真 空 管 中 。 三 高 管 吸 热 效 果 可 以 增 高 14%， 耐 高 温 抗 高 寒 。太阳能是太阳内部连
24、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。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
25、阳能热水器原理 能量与环境偏 太阳能热水器便是太阳能成果应用中的一大产业，它为百姓提供环保、安全节能、卫生的新型热水器产品， 太阳能热水器就是吸收太阳能的辐射热能，加 热冷水提供给 人们在生活、生产中使用的节能设备。 系统组成 集热器： 系统中的集热元件。其功能相当于电热水器中的电 热管。和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利 用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的 白昼。 保温水箱： 和电热水器的保温水箱一样，是储存热水的容器。 因为太阳能热水器只能白天工作，而人们一般在晚上才使用 热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储 存起来。容积是每天晚上用热水量的总
26、和。采用同乐搪瓷内 胆承压保温水箱，保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，使用寿 命可长达 20 年以上。 连接管道： 将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温 水箱输送到集热器的通道，使整套系统形成一个闭合的环路。 设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最 佳工作状态至关重要。热水管道必须做保温处理。管道必须 有很高的质量，保证有 20 年以上的使用寿命。 环保作用 每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日，可产生相当于 2.5 度电的热量，每年可节约标准煤 200 公斤 左右，可以减少 700 多公斤 CO2 的排放量。太阳能热水器的广泛运用，包括生活用热水，采暖，空调,在省钱 的
27、同时必将极大地改善地球的污染状况。 目前市场常见太阳能热水器品牌有：清华阳光、皇明、阿里斯顿、神光、华扬、桑普、华帝、海宁市神太、喜满天、豪意、跃美等等适用于多晴少云地区。 目前太阳能热水器占整个热水器市场的 11.2，而据预测，到 2015 年，我国太阳能热水器普及率将达到 30。现在各地均用电非常紧张，能源非常紧缺，使用太阳能热水器可以节约很多能源，还可以防止污染。从个人角度来说，用太阳能热水器价格要比用电热水器便宜得多，比用电、用燃气至少节约三分之二以上。所以建议您选用太阳能热水器，一来可以节约用电，二来长远考虑使用费用也较低。 价格：2000-6000 元http:/ 建议使用： 皇明
28、 HDS-14TT19/58-42D 北京报价￥3312 广州报价￥3312 南京报价￥3312 成都报价￥3312 参考资料：http:/ 能量与环境偏 太阳能热水器便是太阳能成果应用中的一大产业，它为百姓提供环保、安全节能、卫生的新型热水器产品， 太阳能热水器就是吸收太阳能的辐射热能，加 热冷水提供给 人们在生活、生产中使用的节能设备。 系统组成 集热器： 系统中的集热元件。其功能相当于电热水器中的电 热管。和电热水器、燃气热水器不同的是，太阳能集热器利 用的是太阳的辐射热量，故而加热时间只能在有太阳照射的 白昼。 保温水箱： 和电热水器的保温水箱一样，是储存热水的容器。 因为太阳能热水器
29、只能白天工作，而人们一般在晚上才使用 热水，所以必须通过保温水箱把集热器在白天产出的热水储 存起来。容积是每天晚上用热水量的总和。采用同乐搪瓷内 胆承压保温水箱，保温效果好，耐腐蚀，水质清洁，使用寿 命可长达 20 年以上。 连接管道： 将热水从集热器输送到保温水箱、将冷水从保温 水箱输送到集热器的通道，使整套系统形成一个闭合的环路。 设计合理、连接正确的循环管道对太阳能系统是否能达到最 佳工作状态至关重要。热水管道必须做保温处理。管道必须 有很高的质量，保证有 20 年以上的使用寿命。 环保作用 每平方米平板太阳能集热器平均每个正常日照日，可产生相当于 2.5 度电的热量，每年可节约标准煤
30、200 公斤 左右，可以减少 700 多公斤 CO2 的排放量。太阳能热水器的广泛运用，包括生活用热水，采暖，空调,在省钱 的同时必将极大地改善地球的污染状况。 目前市场常见太阳能热水器品牌有：清华阳光、皇明、阿里斯顿、神光、华扬、桑普、华帝、海宁市神太、喜满天、豪意、跃美等等适用于多晴少云地区。 目前太阳能热水器占整个热水器市场的 11.2，而据预测，到 2015 年，我国太阳能热水器普及率将达到 30。现在各地均用电非常紧张，能源非常紧缺，使用太阳能热水器可以节约很多能源，还可以防止污染。从个人角度来说，用太阳能热水器价格要比用电热水器便宜得多，比用电、用燃气至少节约三分之二以上。所以建议
31、您选用太阳能热水器，一来可以节约用电，二来长远考虑使用费用也较低。 价格：2000-6000 元http:/ 建议使用： 皇明 HDS-14TT19/58-42D 北京报价￥3312 广州报价￥3312 南京报价￥3312 成都报价￥3312 参考资料：http:/ - 助理 三级 1-23 23:30评价已经被关闭 目前有 1 个人评价 好100% （1） 不好0% （0） 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 3.751026W）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。
32、下图是地球上的能流图。从图上可以看出，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。 太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。但太阳能也有两个主要缺点：一是能流密度低；二是其强度受各种因素（季节、地点、气候等）的影响不能维持常量。这两大缺点大大限制了太阳能的有效利用。 人类对太阳能的利用有着悠久的历史。我国早在两千多年前的战国时期就
33、知道利用钢制四面镜聚焦太阳光来点火；利用太阳能来干燥农副产品。发展到现代，太阳能的利用已日益广泛，它包括太阳能的光热利用，太阳能的光电利用和太阳能的光化学利用等1.发电能 2.发热能 3.电能能转化成各种机械能 4.热能能转化成电能 5.电能也能转化成热能 6.电能做什么 太阳能就能做什么。 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，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
34、，但转换次数越多，最终太阳能转换的效率便越低。 太阳能-热能转换引言 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源也是清洁能源，不产生任何的环境污染。在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域， 是其中最受瞩目的项目之一。为此，人们研制和开发了太阳能电池。制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础，其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应，根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：1 、硅太阳能电池； 2、以无机盐如砷化镓 III-V 化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；3、功能高分子材料制备的大阳能电池；4、纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制
35、作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：1 、半导体材料的禁带不能太宽； 要有较高的光电转换效率：3 、材料本身对环境不造成污染；4、材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料，这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因。但随着新材料的不断开发和相关技术的发展，以其它村料为基础的太阳能电池也愈来愈显示出诱人的前景。本文简要地综述了太阳能电池的种类及其研究现状，并讨论了太阳能电池的发展及趋势。 1 硅系太阳能电池 1.1 单晶硅太阳能电池 硅系列太阳能电池中，单晶硅大阳能电池转换效率最高，技术也最为成熟。高性能单晶硅电池是建立在高质量单晶硅材料和相关的成热的加工
36、处理工艺基础上的。现在单晶硅的电地工艺己近成熟，在电池制作中，一般都采用表面织构化、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靠单晶硅表面微结构处理和分区掺杂工艺。在此方面，德国夫朗霍费费莱堡太阳能系统研究所保持着世界领先水平。该研究所采用光刻照相技术将电池表面织构化，制成倒金字塔结构。并在表面把一 13nm。厚的氧化物钝化层与两层减反射涂层相结合通过改进了的电镀过程增加栅极的宽度和高度的比率：通过以上制得的电池转化效率超过 23%，是大值可达 233。Kyocera 公司制备的大面积（225cm2）单电晶太阳能电池转换效率为 194
37、4%，国内北京太阳能研究所也积极进行高效晶体硅太阳能电池的研究和开发，研制的平面高效单晶硅电池（2cm X 2cm）转换效率达到 19.79%，刻槽埋栅电极晶体硅电池（5cm X 5cm）转换效率达 8.6%。 单晶硅太阳能电池转换效率无疑是最高的，在大规模应用和工业生产中仍占据主导地位，但由于受单晶硅材料价格及相应的繁琐的电池工艺影响，致使单晶硅成本价格居高不下，要想大幅度降低其成本是非常困难的。为了节省高质量材料，寻找单晶硅电池的替代产品，现在发展了薄膜太阳能电池，其中多晶硅薄膜太阳能电池和非晶硅薄膜太阳能电池就是典型代表。 12 多晶硅薄膜太阳能电池 通常的晶体硅太阳能电池是在厚度350
38、450m 的高质量硅片上制成的，这种硅片从提拉或浇铸的硅锭上锯割而成。因此实际消耗的硅材料更多。为了节省材料，人们从 70 年代中期就开始在廉价衬底上沉积多晶硅薄膜，但由于生长的硅膜晶粒大小，未能制成有价值的太阳能电池。为了获得大尺寸晶粒的薄膜，人们一直没有停止过研究，并提出了很多方法。目前制备多晶硅薄膜电池多采用化学气相沉积法，包括低压化学气相沉积（LPCVD）和等离子增强化学气相沉积（PECVD）工艺。此外，液相外延法（LPPE ）和溅射沉积法也可用来制备多晶硅薄膜电池。 化学气相沉积主要是以 SiH2Cl2、 SiHCl3、Sicl4 或 SiH4,为反应气体, 在一定的保护气氛下反应生
39、成硅原子并沉积在加热的衬底上，衬底材料一般选用Si、SiO2、Si3N4 等。但研究发现，在非硅衬底上很难形成较大的晶粒 ,并且容易在晶粒间形成空隙。解决这一问题办法是先用 LPCVD 在衬底上沉炽一层较薄的非晶硅层，再将这层非晶硅层退火，得到较大的晶粒，然后再在这层籽晶上沉积厚的多晶硅薄膜，因此，再结晶技术无疑是很重要的一个环节，目前采用的技术主要有固相结晶法和中区熔再结晶法。多晶硅薄膜电池除采用了再结晶工艺外，另外采用了几乎所有制备单晶硅太阳能电池的技术，这样制得的太阳能电池转换效率明显提高。德国费莱堡太阳能研究所采用区馆再结晶技术在FZ Si 衬底上制得的多晶硅电池转换效率为 19，日本
40、三菱公司用该法制备电池，效率达 16.42%。 液相外延（LPE ）法的原理是通过将硅熔融在母体里，降低温度析出硅膜。美国 Astropower 公司采用 LPE 制备的电池效率达122。中国光电发展技术中心的陈哲良采用液相外延法在冶金级硅片上生长出硅晶粒，并设计了一种类似于晶体硅薄膜太阳能电池的新型太阳能电池，称之为“硅粒”太阳能电池，但有关性能方面的报道还未见到。 多晶硅薄膜电池由于所使用的硅远较单晶硅少，又无效率衰退问题，并且有可能在廉价衬底材料上制备，其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池，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。 1.3 非晶硅薄膜太阳能
41、电池 开发太阳能电池的两个关键问题就是：提高转换效率和 降低成本。由于非晶硅薄膜太阳能电池的成本低，便于大规模生产，普遍受到人们的重视并得到迅速发展，其实早在 70 年代初，Carlson 等就已经开始了对非晶硅电池的研制工作,近几年它的研制工作得到了迅速发展,目前世界上己有许多家公司在生产该种电池产品。 非晶硅作为太阳能材料尽管是一种很好的电池材料，但由于其光学带隙为 1.7eV, 使得材料本身对太阳辐射光谱的长波区域不敏感，这样一来就限制了非晶硅太阳能电池的转换效率。此外，其光电效率会随着光照时间的延续而衰减，即所谓的光致衰退 S 一 W 效应，使得电池性能不稳定。解决这些问题的这径就是制
42、备叠层太阳能电池，叠层太阳能电池是由在制备的p、i、n 层单结太阳能电池上再沉积一个或多个 P-i-n 子电池制得的。叠层太阳能电池提高转换效率、解决单结电池不稳定性的关键问题在于：它把不同禁带宽度的材科组台在一起，提高了光谱的响应范围；顶电池的 i 层较薄，光照产生的电场强度变化不大，保证 i 层中的光生载流子抽出； 底电池产生的载流子约为单电池的一半，光致衰退效应减小；叠层太阳能电池各子电池是串联在一起的。 非晶硅薄膜太阳能电池的制备方法有很多，其中包括反应溅射法、PECVD 法、LPCVD 法等，反应原料气体为 H2 稀释的 SiH4，衬底主要为玻璃及不锈钢片，制成的非晶硅薄膜经过不同的
43、电池工艺过程可分别制得单结电池和叠层太阳能电池。目前非晶硅太阳能电池的研究取得两大进展：第一、三叠层结构非晶硅太阳能电池转换效率达到 13，创下新的记录；第二 .三叠层太阳能电池年生产能力达 5MW。美国联合太阳能公司（VSSC）制得的单结太阳能电池最高转换效率为 93% ，三带隙三叠层电池最高转换效率为13，见表 1 上述最高转换效率是在小面积（0 25cm2）电池上取得的。曾有文献报道单结非晶硅太阳能电池转换效率超过 125，日本中央研究院采用一系列新措施，制得的非晶硅电池的转换效率为 132。国内关于非晶硅薄膜电池特别是叠层太阳能电池的研究并不多，南开大学的耿新华等采用工业用材料，以铝背
44、电极制备出面积为 20X20cm2、转换效率为 828的aSi/a Si 叠层太阳能电池。 非晶硅太阳能电池由于具有较高的转换效率和较低的成本及重量轻等特点，有着极大的潜力。但同时由于它的稳定性不高，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，非晶硅大阳能电池无疑是太阳能电池的主要发展产品之一。 2 多元化合物薄膜太阳能电池 为了寻找单晶硅电池的替代品,人们除开发了多晶硅、非晶硅薄膜太阳能电池外，又不断研制其它材料的太阳能电池。其中主要包括砷化镓 III-V 族化合物、硫化镉、硫化镉及铜锢硒薄膜电池等。上述电池中，尽管硫化镉、碲化镉多晶薄膜电池的效率较非晶硅薄膜太
45、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 砷化镓 III-V 化合物及铜铟硒薄膜电池由于具有较高的转换效率受到人们的普遍重视。GaAs 属于 III-V族化合物半导体材料，其能隙为 14eV，正好为高吸收率太阳光的值，因此，是很理想的电池材料。GaAs 等 III-V 化合物薄膜电池的制备主要采用 MOVPE和 LPE 技术，其中 MOVPE 方法制备 GaAs 薄膜电池受衬底位错、反应压力、III-V 比率、总流量等诸多参数的影响。 除 GaAs 外，其它 III-V 化合物如Gasb、GaIn
46、P 等电池材料也得到了开发。1998 年德国费莱堡太阳能系统研究所制得的 GaAs 太阳能电池转换效率为 242，为欧洲记录。首次制备的GaInP 电池转换效率为 147 见表 2。另外，该研究所还采用堆叠结构制备 GaAs，Gasb 电池，该电池是将两个独立的电池堆叠在一起，GaAs 作为上电池，下电池用的是 Gasb,所得到的电池效率达到 311 。 铜铟硒 CuInSe2简称 CIC。CIS 材料的能降为 1leV ，适于太阳光的光电转换,另外，CIS 薄膜太阳电池不存在光致衰退问题。因此，CIS 用作高转换效率薄膜太阳能电池材料也引起了人们的注目。 CIS 电池薄膜的制备主要有真空蒸镀
47、法和硒化法。真空蒸镀法是采用各自的蒸发源蒸镀铜、铟和硒，硒化法是使用 H2Se 叠层膜硒化，但该法难以得到组成均匀的 CIS。CIS 薄膜电池从 80 年代最初 8的转换效率发展到目前的 15左右。日本松下电气工业公司开发的掺镓的 CIS 电池，其光电转换效率为 153（面积 1cm2）。1995 年美国可再生能源研究室研制出转换效率为 17l的 CIS 太阳能电池，这是迄今为止世界上该电池的最高转换效率。预计到 2000 年 CIS 电池的转换效率将达到 20，相当于多晶硅太阳能电池。 CIS 作为太阳能电池的半导体材料，具有价格低廉、性能良好和工艺简单等优点，将成为今后发展太阳能电池的一个
48、重要方向。唯一的问题是材料的来源，由于铟和硒都是比较稀有的元素，因此，这类电池的发展又必然受到限制。 3 聚合物多层修饰电极型太阳能电池 在太阳能电池中以聚合物代替无机材料是刚刚开始的一个太阳能电池制爸的研究方向。其原理是利用不同氧化还原型聚合物的不同氧化还原电势，在导电材料（电极）表面进行多层复合，制成类似无机 PN 结的单向导电装置。其中一个电极的内层由还原电位较低的聚合物修饰，外层聚合物的还原电位较高，电子转移方向只能由内层向外层转移；另一个电极的修饰正好相反，并且第一个电极上两种聚合物的还原电位均高于后者的两种聚合物的还原电位。当两个修饰电极放入含有光敏化剂的电解波中时光敏化剂吸光后产生的电子转移到还原电位较低的电极上，还原电位较低电极上积累的电子不能向外层聚合物转移，只能通过外电路通过还原电位较高的电极回到电解液，因此外电路中有光电流产生。 由于有机材料柔性好，制作容易，材料来源广泛，成本底等优
