太阳能的利用有光热转换、光电转换、光生物转换和光化学转换4大类。其中，光热转换方式成本最低、技术最好、应用最广；光化学转换应用当前处于初级阶段，大规模应用较少。
光热转换是把太阳辐射能用集热器收集起来转换成能为人类服务的热能。光热转换可分为低温利用（太阳能热水器）、中温利用和高温利用3种形式。在光热转换利用中，太阳能热水器的技术和经济性最好，它由集热器、保温水箱、支架、连接管道等部件组成，把太阳辐射的能量转化为供人们使用的热能。
光电转换是将太阳能转换为电能，包括太阳能光热发电和太阳能光伏发电。光电转换主要有两种利用方式：一是“光能—热能—电能”的转换方式，即利用集热器来收集太阳辐射能量，把收集的热量变成热流体传输至蒸汽机中带动大型电伏组机器产生可利用的直流电或交流电。二是“光能—电能”的转换方式，它的原理是在太阳光的照射下，把太阳能电池组产生的电能给蓄电组充电或者直接给用电机器提供电能，这种发电方式也称为光伏发电。光伏发电装置主要由太阳能电池板、控制器、逆变器3大部件组成，其中太阳能电池板是核心，由它实现光到电的转变。
光生物转换是自然界最大规模的太阳能转换利用过程，主要是指绿色植物或某些细菌通过一系列复杂光合反应来实现光能转变成储存在生物体内的化学能，如巨型海藻、速生植物、油料作物等。
光化学转换是指将光辐射能转变为化学能的过程。例如，光分解水制备氢，因氢反应后生成水，对环境无任何影响，故光分解水制氢是光化学转换中最理想的过程。光化学转换有3种途径可以实现，即光电化学池、光助络合催化和半导体催化。
从主动和被动利用太阳能来划分，太阳能的利用方式可分为主动式太阳能利用和被动式太阳能利用两种。
主动式太阳能利用主要有太阳能热泵系统（见图2.1）、太阳能制冷技术和建筑光电一体式系统（BIPV）等。将太阳能作为蒸发器热源的热泵系统称为太阳能热泵系统。太阳能热泵技术是一种新型节能型空调制冷供热技术，利用少量高品位电能作为驱动能源，从低温热源吸取低品位热能，并将其传输给高温热源，以达到泵热的目的，从而将能质系数低的能源转化为能质系数高的能源，以此节约高品位能源，提高能量品位。太阳能热泵主要用在冬季太阳能热泵-地板辐射供暖系统和非采暖季太阳能热泵供热水系统。(www.xing528.com)
图2.1 太阳能热泵热水系统原理图
被动式太阳能是指不依赖风扇、泵和复杂的控制系统对太阳能进行收集、储藏和再分配的系统。该方式的功能是建立在对建筑设计的综合研究之上，建筑物的窗、墙、楼板等都尽可能地负担着各种不同的功能。例如，墙不仅起支撑屋顶和围护的作用，还拥有热能的储存和释放功能。每个被动式太阳能采暖系统至少有两个构成要素：玻璃采集器和由保温材料组成的能量储存构件。根据两要素之间的关系，被动式太阳能系统主要由直接获取系统、图洛姆（Trombe）保温墙、太阳室、屋顶水池、现代园艺温室等部分构成。
在太阳能制冷技术中，太阳能制冷空调是一个非常有发展前景的技术。太阳能制冷具有节能、环保的优点，能够实现热量的供给和冷量的需求在季节和数量上的高度匹配。太阳能制冷技术还可以设计成多能源系统，充分利用余热、废气、天然气等能源。
在欧美发达国家中，一些公用事业公司通过大型中心光电场增加他们的电能，而另一些电力公司则通过建立靠近用户的小型光电场来达到增加电能的目的。有些光电阵列集电板布置在毗邻建筑的地方，有些布置在屋顶上，或者干脆整合到建筑的围护结构中。在此背景下，建筑光电一体式系统（BIPV）应运而生。BIPV可以替代建筑的屋顶、外壁板、幕墙、玻璃窗或者雨篷等功能元件。BIPV能减少电量输送过程的费用和能耗，还能避免放置光电阵板占用额外空间，省去建筑围护结构的部分费用，与建筑结构合二为一。
图2.2 BIPV并网使用原理图
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