太阳能电池：空间探索与能源替代方案

要将太阳向外辐射的大量光能转变成电能，就需要采用能量转换装置。太阳能电池实际上就是一种把光能变成电能的能量转换器，这种电池是利用“光生伏打效应”原理制成的。光生伏打效应是指当物体受到光照射时，物体内部就会产生电流或电动势的现象。

单个太阳能电池不能直接作为电源使用。实际应用中都是将几片或几十片单个的太阳能电池串联或并联起来，组成太阳能电池方阵，便可以获得相当大的电能。

太阳能电池的效率较低、成本较高，但与其他利用太阳能的方式相比，它具有可靠性好、使用寿命长、没有转动部件、使用维护方便等优点，所以能得到较广泛的应用。

太阳能电池最初是应用在空间技术中的，后来才扩大到其他许多领域。据统计，世界上90%的人造卫星和宇宙飞船都采用太阳能电池供电。美国已在2008年研究开发出性能优异的太阳能电池，其地面光电转换率为35.6%，在宇宙空间为30.8%。澳大利亚用激光技术制造的太阳能电池，在不聚焦时转换率达24.2%，而且成本较低，与柴油发电相近。

太阳能电池组件

在太阳能电池方阵中，通常还装有蓄电池，这是为了保证在夜晚或阴雨天时能连续供电的一种储能装置。当太阳光照射时，太阳能电池产生的电能不仅能满足当时的需要，而且还可提供一些电能储存于蓄电池内。

有了太阳能电池，就为人造卫星和宇宙飞船探测宇宙空间提供了方便、可靠的能源。1953年，美国贝尔电话公司研制成了世界上第一个硅太阳能电池。而到1958年，美国就发射了第一颗由太阳能供电的“先锋1号”卫星。现在，各式各佯的卫星和空间飞行器上都安装了布满太阳能电池的铁翅膀，使它们能在太空里远航高飞。

人造卫星的电池板

卫星和飞船上的电子仪器和设备，需要使用大量的电能，但它们对电源的要求很苛刻：既要重量轻，使用寿命长，能连续不断地工作，又要能承受各种冲击、碰撞和振动的影响。而太阳能电池完全能满足这些要求，所以成为空间飞行器较理想的能源。(www.xing528.com)

通常，根据卫星电源的要求将太阳能电池在电池板上整齐地排列起来，组成太阳能电池方阵。当卫星向着太阳飞行时，电池方阵受阳光照射产生电能，供应卫星用电，并同时向卫星上的蓄电池充电；当卫星背着太阳飞行时，蓄电池就放电，使卫星上的仪器保持连续工作。

太阳能电池还能代替燃油用于飞机。世界上第一架完全利用太阳能电池作动力的飞机“太阳挑战者”号已经试飞成功，共飞行了4.5小时，飞行高度达4000米，飞行速度为60千米/小时。在这架飞机的尾翼和水平翼表面上，装置了16000多个太阳能电池，其最大能量为2.67千瓦。它是将太阳能变成电能，驱动单叶螺旋桨旋转，使飞机在空中飞行的。

2009年3月，加拿大男子马塞洛开着他研制的新型太阳能汽车从加拿大来到了美国洛杉矶，向人们展示他的杰作。安装在汽车表面的这些小型太阳能电池板可以为这辆车提供所需的能量。在阳光充足的日子里，这辆车每天可以跑成百上千千米。而且它只要6秒钟就可以将速度从0提高到50千米/小时，而最高车速可以达到112千米/小时。马塞洛说，他用10年时间，花了50万美元才完成了这款太阳能汽车。

太阳能轿车

2008年10月，第29届浙江国际电动车展上，有一辆前所未有的市售版太阳能汽车首度发售，这标志着我国太阳能电池的研制已经达到国际先进水平。此外，我国还将太阳能电池用于路灯照明上，太阳能路灯以太阳光为能源，白天充电晚上使用，无需复杂昂贵的管线铺设，可任意调整灯具的布局，安全节能无污染，无需人工操作工作稳定可靠，节省电费免维护。

太阳能电池在电话中也得到了应用。有的国家在公路旁的每根电线杆的顶端，安装着一块太阳能电池板，将阳光变成电能，然后向蓄电池充电，以供应电话机连续用电。蓄电池充一次电后，可使用26个小时。现在在约旦的一些公路上，已安装有近百台这种太阳能电话。当人们遇有紧急事情时，可随时在公路边打电话联系，使用非常方便。

由于太阳能电话安装简单，成本较低，又能实现无人管理，还能防止雷击，所以很多国家都相继在山区和边远地带，特别是沙漠和缺少能源的地区，安装了许多以太阳能电池为电源的电话。

正是由于太阳能电池具有许多独特的优点，因而其应用十分广泛。从目前的情况来看，只要是太阳光能照射到的地方都可以使用，特别是一些能源缺少的孤岛、山区和沙漠地带，可以利用太阳能电池照明、运转空调、抽水、淡化海水等，还可以用于灯塔照明、航标灯、铁路信号灯、杀灭害虫的黑光灯、机场跑道识别灯、手术灯等，真可以说是一种处处可用的方便电源。