尼泊尔18岁青年发明用头发制作太阳能电池板

来自天空的能源

探寻太阳能之谜

在太阳内部进行的由氢聚变成氦的原子核反应，不停地释放出巨大的能量，并不断向宇宙空间辐射能量，这种能量就是太阳能。太阳内部的这种核聚变反应，可以维持几十亿至上百亿年的时间。

太阳能热水器

太阳向宇宙空间发射的辐射值，其中20亿分之一到达地球大气层。到达地球大气层的太阳能，30%被大气层反射，23%被大气层吸收，其余的到达地球表面，也就是说太阳每秒钟照射到地球上的能量就相当于燃烧500万吨煤释放的热量。平均在大气外每平方米面积每分钟接受的能量大约1367瓦。广义上的太阳能是地球上许多能量的来源，如风能、化学能、水的势能等。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。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，就已经利用铜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。太阳能的利用有光化学反应，被动式利用和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源利用方式。

使用太阳电池，通过光电转换把太阳光中包含的能量转化为电能。使用太阳能热水器，利用太阳光的热量加热水，并利用热水发电。现在，太阳能的利用还不很普及，利用太阳能发电还存在成本高、转换效率低的问题，但是太阳电池在为人造卫星提供能源方面得到了应用。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。为人类创造了一种新的生活形态，使社会及人类进入一个节约能源减少污染的时代。太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅、多晶硅、非晶硅、砷化镓、硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。当光线照射太阳电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了跃迁，成为自由电子在P-N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

光伏板组件是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明，并为电网供电。光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。现代的太阳热能科技将阳光聚合，并运用其能量产生热水、蒸气和电力。除了运用适当的科技来收集太阳能外，建筑物亦可利用太阳的光和热能，方法是在设计时加入合适的装备，例如巨型的向南窗户或使用能吸收及慢慢释放太阳热力的建筑材料。

太阳能发电(www.xing528.com)

人类利用太阳能已有3000多年的历史。而将太阳能作为一种能源和动力加以利用，只有300多年的历史。真正将太阳能作为能源则是近来的事。20世纪70年代以来，太阳能科技突飞猛进，太阳能利用日新月异。近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师考克斯发明第一台太阳能驱动的发动机算起。该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器。在1615～1900年之间，世界上又研制成多台太阳能动力装置和一些其他太阳能装置。这些动力装置几乎全部采用聚光方式采集阳光，发动机功率不大，工质主要是水蒸气，价格昂贵，实用价值不大，大部分为太阳能爱好者个人研究制造。世界上太阳能研究的重点仍是太阳能动力装置，但采用的聚光方式多样化，且开始采用平板集热器和低沸点工质，装置逐渐扩大。

现在市面上最常见的太阳能电池板，通常都是用晶硅制造的，成本很高。而卡尔基发明的太阳能电池板却是用头发制造的，用头发取代晶硅意味着电池板的生产成本将被大幅降低。来自尼泊尔乡村的18岁青年米兰·卡尔基，发明了一种用头发制作的太阳能电池板。他希望可以为全世界提供更廉价、更绿色的电力供应，从而解决能源危机。卡尔基在加德满都上学时。他和同学一起研制出世界首个“太阳能发丝电池板”。舍弃硅材料，选用头发丝成为这一发明最大亮点。电池板呈长方形，板底衬一张黑色蜡纸，上面布满黑色发丝和铜线。传统太阳能电池板利用硅材料吸收太阳光产生光伏效应，将光能转化为电能。头发中的黑色素同样对光敏感，因此可以充当导线。这款新型电池板能产生8伏特电压，可点亮一个3瓦特的节能灯泡，生产成本约为42美元，而一块产生相同电压的传统电池板成本高达281．7美元。与传统电池相比，一捆重0．5千克的发丝在尼泊尔能供电数月，而一捆电池只能坚持几晚。在尼泊尔，许多偏远地区尚未通电，即使是已经通电的地区，居民有时仍要面临一天断电16小时的窘境。起初，他们尝试用水流发电，但实验成本实在太昂贵了。为此，他们开始寻找新的、可再生而又便宜的材料。卡尔基说：“我们努力制作头发太阳能电池板，然后将他们分给村民，以测试它们的性能。”这种太阳能电池板可以产生18瓦的电量，而原材料和加工制作的成本仅23英镑。如果能够大量投入生产，这些电池板的成本还可以降低一半，仅相当于市面上已有的太阳能电池板价格的1/4。同时，头发可以再生，而且价格远比晶硅更便宜。太阳能电池板可以为手机充电，一组电池可以提供几个晚上的照明。

利用太阳能的环保城市

太阳能是取之不尽用之不竭的能源，勤奋的卡尔基用他的智慧为人类创造了奇迹，他的发明将是人类新的进步。

太阳能集热器

太阳能热水器装置通常包括太阳能集热器、储水箱、管道及抽水泵其他部件。太阳能集热器在太阳能热系统中，是接受太阳辐射并将产生的热量传递到传热工质的装置。按传热工质可分为液体集热器和空气集热器。按采光方式可分为聚光型和非聚光型集热器两种。另外还有一种真空集热器，一个好的太阳能集热器应该能用20～30年。自从大约1980年以来所制作的集热器更应维持40～50年且很少进行维修。