太陽能簡介

太陽能（solar energy），是指太陽的熱輻射能（參見熱能傳播的三種方式：輻射），主要表現(xiàn)就是常說的太陽光線。在現(xiàn)代一般用作發(fā)電或者為熱水器提供能源。

自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發(fā)展。太陽能的利用有光熱轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換兩種方式，太陽能發(fā)電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風能、化學能、水能等。

吸收太陽能的最好材料有哪些

1、無機半導體：單晶硅、多晶硅、二元和多元半導體等等；

2、有機分子：如富勒烯衍生物（PCBM）等；

3、有機-無機雜化材料：如鈣鈦礦等；

4、金屬配合物：如DSSC中用到的N719染料分子；

5、量子點：如CdS等。

太陽能選擇吸收膜

太陽能的能量密度較低，并且物體表面吸收的能量又會以一定形式輻射出來。針對于這些問題，在20世紀50年代，以色列物理學家Harry Z. Tabor，提出了太陽能光譜選擇性吸收膜層的概念。此后，世界各國對太陽能光譜選擇性吸收薄膜展開了大量的研究。現(xiàn)如今，從選擇膜的理論基礎(chǔ)研究到制備工藝，已經(jīng)形成了完整的學術(shù)體系，成為太陽能熱利用技術(shù)領(lǐng)域的重要分支。今天，小編就簡單為大家介紹下太陽能選擇吸收涂層的原理，不當之處，請大家溫柔提醒。

在理解選擇吸收的原理之前，首先應(yīng)明確幾個概念。

1、吸收率ε，指物體表面吸收的光能與光能總量之比。

2、發(fā)射率α，指物體輻射出射度與黑體輻射出射度之比。

3、輻射出射度：單位時間內(nèi)離開輻射源表面一點處的面單元上的輻射能量除以該單元面積。

3、普朗克定律，該定律表示了黑體輻射出射度與波長及溫度的關(guān)系。

4、基爾霍夫定律，基爾霍夫根據(jù)嚴密的推導得出實際物體在一定溫度下對于一定波長的光，其吸收率等于發(fā)射率。

當光線照射到物體表面時，其能量將被分為三個部分，一部分被吸收（α），一部分被反射（γ），一部分透過物體發(fā)生透射（t），即α+γ+t=1。而被吸收的部分能量還會由于熱輻射向周圍環(huán)境中輻射熱量。

物體的熱輻射與物體的溫度以及輻射光的波長有關(guān)，下圖給出了太陽輻射出射度以及100℃及40℃下輻射出射度隨波長變化大的曲線。

太陽的表面溫度約為6000K，其輻射的能量主要集中在可見光及近紅外區(qū)，而我們生活中常見的物體，表面溫度大概在300K左右，其輻射的能量主要集中在紅外線區(qū)域。這也就是說物體表面所吸收的太陽光能，主要集中在可見光以及近紅外區(qū)，而物體表面所發(fā)射的能量則主要集中在紅外線區(qū)。實際物體的輻射出射度（可理解成其損失的光能）等于與其溫度相同的黑體輻射出射度與發(fā)射率的乘積。

那么如果我們能使用一種薄膜，使其對于可見光以及近紅外區(qū)域具有較高的吸收率（獲得較多的光能），并且對于紅外線區(qū)域的光吸收率為零，根據(jù)基爾霍夫定律ε=α，則其對于可紅外區(qū)域光的發(fā)射率為零（減少能量損失）。則這種薄膜能夠?qū)崿F(xiàn)有效收集太陽能薄膜的目的。

這便是太陽能選擇性吸收薄膜的原理。

綜合以上，適合作為選擇吸收表面的材料大概有三類：

（1）在可見光及近紅外范圍內(nèi)有較高的吸收，在紅外范圍是透明的。

（2）對可見光及近紅外范圍內(nèi)有較高的吸收，在紅外范圍內(nèi)有較高的反射。

（3）在可見光及近紅外區(qū)是透明的，在紅外范圍具有較高的反射率。

在自然界并不存在理想的選擇性吸收材料和表面，因此在制備選擇性吸收薄膜時通常采用多層膜結(jié)構(gòu)，并將光學效應(yīng)應(yīng)用其中。在最外層利用減反射膜減少表面的反射損失，在里層利用薄膜的干涉效應(yīng)和光學陷阱去增強表面的吸收效率，最內(nèi)層采用紅外反射層，以減少紅外光的吸收。

太陽能板的簡單制作

第一步：制作氧化亞銅

首先切下一片電爐燒嘴大小的銅片。把手洗干凈，不要有任何的油脂或污漬。然后用肥皂或清潔劑洗銅片，不要留下任何油漬。再用砂紙打磨銅片，把所有的硫化物或表面腐蝕都去除。接著，把洗凈的干燥的銅片放在電爐上，把電爐調(diào)到最大功率。

隨著銅片的加熱，我們可以看到漂亮的氧化層的形成。橙色，紫色，紅色將會覆蓋銅片。

隨著銅片溫度的進一步升高，彩色被一層黑色的氧化銅取代。這并不是我們要的氧化物，隨后它將剝落，顯示出下面的五顏六色的氧化亞銅層。

當電爐變得熾熱，銅片上將覆蓋一層黑色的氧化銅。讓它繼續(xù)加熱半個小時，銅片表面的氧化銅層將變厚。這點很重要，厚的氧化銅層能夠很好地剝落，而薄的氧化銅層會緊貼在銅的表面。

半個小時后，關(guān)掉電爐。把銅片留在電爐上讓它慢慢降溫，如果你把它過快地冷卻，黑色的氧化物會粘住銅片。

隨著銅片冷卻，它逐漸收縮。黑色氧化銅也收縮，但它們以不同的速率收縮，這樣就使得黑色的氧化銅脫落。

當銅片的溫度降至室溫，大部分的黑色氧化銅都脫落了。在流動的水下面輕輕地擦洗銅片上小的黑斑。不要試圖用力地擦洗或彎曲銅片以去除所有的黑斑，這樣會破壞銅片表面的氧化亞銅。

第二步：組裝 切下另外一片銅片，大小與上一片一樣。輕輕地彎曲兩片銅片，使它們能嵌入塑料瓶且互不接觸。面向電爐的氧化亞銅層最好面向塑料瓶的外面，因為它的表面最光滑，最干凈。 夾上兩個彈簧夾，一個夾到新的銅片上，導線連到電流表的正極；一個夾到覆有氧化亞銅的銅片上，導線連到電流表的負極。 現(xiàn)在，將兩大湯匙鹽放入熱的自來水中攪拌，直到鹽全部溶解。然后仔細地將鹽水倒進塑料瓶，小心不要弄濕了彈簧夾。鹽水不必完全覆蓋銅片，你應(yīng)該在水上留有至少2CM，這樣當你移動它的時候，水就不會弄濕彈簧夾。

第三步：發(fā)電

圖1顯示的是太陽能電池在陰影下。注意，此時電流表的讀數(shù)大概是6微安

圖2顯示的是太陽光下的太陽能電池。注意，電流表讀數(shù)已經(jīng)跳至33微安，有時，它還能超過50微安。

以我們晶硅的電池來說吧，那就更簡單啦，都不用玻璃了，硅片就是襯底，去拿找硅片？沙子里其實就是二氧化硅了，不過你需要想辦法分離出來再提純到99.999999%以上。下面就是在硅片上做個pn結(jié)，再接上電極就好了，這里也需要一些小工具一個/或多個去損傷層和制絨的化學槽（實在沒有就找個燒杯做一下吧，注意控制時間和溫度，完全溶掉就不好了）；一臺擴散爐來摻雜（high efficiency emitter的擴散配方就不用擔心了，爐子公司會配工程師上門培訓）一臺PECVD來鍍件反射膜（這個有點麻煩了，會有些有毒氣體排放，要不還是找個透明膠貼在正面好了，記得1/4波長厚度才有減反效果）一臺絲網(wǎng)印刷機（配套鋁漿國產(chǎn)的就行，正面銀漿的話，iphone用戶就去買杜邦的漿料吧，用三星的就去買三星的漿料）最后還有燒結(jié)爐（還是買5個爐室的吧，反正前面的錢也都花了）正反面電極做好就可以放在太陽下拿萬用表測出電壓了，大功告成。