太阳能的多种转换形式

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，但转
换次数越多，最终太阳能转换的效率便越低。

太阳能

-热能转换黑色吸收面吸收太阳辐射，可以将太阳能转换成热能，其吸收性能好，但

辐射热损失大，所以黑色吸收面不是理想的太阳能吸收面。选择性吸收面具有高的太阳吸收
比和低的发射比，吸收太阳辐射的性能好，且辐射热损失小，是比较理想的太阳能吸收面。
这种吸收面由选择性吸收材料制成，简称为选择性涂层。它是在本世纪

40 年代提出的，

1955 年达到实用要求，70 年代以后研制成许多新型选择性涂层并进行批量生产和推广应用 ，
目前已研制成上百种选择性涂层。我国自

70 年代开始研制选择性涂层，取得了许多成果，

并在太阳集热器上广泛使用，效果十分显著。

太阳能

-电能转换电能是一种高品位能量，利用、传输和分配都比较方便。将太阳能转换为电

能是大规模利用太阳能的重要技术基础，世界各国都十分重视，其转换途径很多，有光电
直接转换，有光热电间接转换等。这里重点介绍光电直接转换器件

--太阳电池。世界上，

1941 年出现有关硅太阳电池报道，1954 年研制成效率达 6％的单晶硅太阳电池，1958 年太
阳电池应用于卫星供电。在

70 年代以前，由于太阳电池效率低，售价昂贵，主要应用在空

间。

70 年代以后，对太阳电池材料、结构和工艺进行了广泛研究，在提高效率和降低成本方

面取得较大进展，地面应用规模逐渐扩大，但从大规模利用太阳能而言，与常规发电相比
成本仍然大高。

目前，世界上太阳电他的实验室效率最高水平为：单晶硅电池

24％（4cm2)，多晶硅电池

18.6％（4cm2）， InGaP／GaAs 双结电池 30．28％（AM1），非晶硅电池 14．5％（初
始）、

12．8（稳定），碲化镉电池 15．8％，硅带电池 14．6％，二氧化钛有机纳米电池

10．96％。 

我国于

1958 年开始太阳电池的研究，40 多年来取得不少成果。目前，我国太阳电他的实验

室 效 率 最 高 水 平 为 ： 单 晶 硅 电 池

20 ． 4 ％ （ 2cm×2cm ） ， 多 晶 硅 电 池

14．5％（2cm×2cm）、12％（10cm×10cm），GaAs 电池 20．1％（lcm×cm），GaAs／Ge
电 池

19 ． 5 ％ （ AM0 ） ， CulnSe 电 池 9 ％ （ lcm×1cm ） ， 多 晶 硅 薄 膜 电 池 13 ． 6 ％

（

lcm×1cm

，

非

活

性

硅

衬

底

）

，

非

晶

硅

电

池

8．6％（10cm×10cm）、7．9％（20cm×20cm）、6．2％（30cm×30cm），二氧化钛纳米有
机电池

10％（1cm×1cm）。