眾所周知,太陽能能源是來自地球外部天體的能源(主要是太陽能),人類所需能量的絕大部分都直接或間接地來自太陽。從古人“陽燧取火”開始,人類就開始研究如何利用太陽能。到今天,人類在太陽能利用方面取得了一項又一項的突破,從太空衛星到普通家庭,都有太陽能的利用。人類對太陽能利用技術的研究經歷過高潮與低谷,但無疑,在能源日益緊張和環境日益污染的今天,太陽能是人類不二的選擇。
太陽能利用,從衛星到地面
人類利用太陽能,從古代就開始了。西周時期,我們的祖先就用金屬凹面鏡會聚陽光點燃艾絨取得火種,這就是“陽燧取火”技術。
古希臘也有一個關于太陽能利用的傳說。公元前214年,古羅馬帝國派艦隊攻打地中海西西里島東部的西拉修斯,島上人奮起反抗。著名的希臘學者阿基米德也在島上。“老阿”雖無高強武藝,但有一個聰明的頭腦。他懂得太陽的威力,于是,發動島上的婦女每人手拿一面磨得锃光瓦亮的金屬鏡對著太陽,將陽光都反射到入侵的羅馬艦隊上。結果,艦船起火,羅馬人大敗而歸。
人類對太陽能的利用一直沒有間斷過。上世紀50年代,人類對太陽能研究取得了重大進展,1954年,美國貝爾實驗室成功研制實用型硅太陽電池。
最早的太陽能電池只在空中利用。1958年,美國首次在“先鋒1號”衛星上使用了單晶硅太陽能電池為衛星供電。1959年以后,幾乎所有的衛星上都裝有利用太陽能的光電池,功率也逐漸增加。
上世紀50年代,我國也開始了對單晶硅的研究。1957年,曾任美國索菲尼亞公司高級工程師的林蘭英回到中國,到中國科學院物理所工作。林蘭英和七八個同事擠在一間14平方米的辦公室和一間簡陋的實驗室里,開始研究單晶硅。當時研究條件簡陋,很多條件都不具備,林蘭英另辟蹊徑,研究在高真空下拉單晶硅。
歷時半年,林蘭英和同事們天天泡在實驗室里,吃在辦公室,困了就伏在桌上打個盹。在無數次實驗失敗后,終于在1958年國慶前夕,拉出了中國第一根單晶硅。
當時的林蘭英和她的同事們應該不會想到,他們的研究成果在五十多年后,推動了一個龐大的太陽能產業。
1973年,中東戰爭爆發,西方人驚呼:世界將面臨“能源危機”,現有的能源結構必須徹底改變。很多國家特別是工業發達國家,都加強了對太陽能以及其他可再生能源技術發展的投入。
就在這一年,美國制定了政府級“陽光發電計劃”,大幅增加太陽能研究經費。1974年,日本政府公布了“陽光計劃”,太陽能的研究開發項目包括太陽房、工業太陽能系統、太陽熱發電、太陽電池生產系統、分散型和大型光伏發電系統等。為實施這一計劃,日本政府投入了大量人力、物力和財力。
上世紀70年代,世界主要發達國家對太陽能的研究取得了較大成果,民用太陽能熱水器開始商業化發展。
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