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流浪地球？別鬧了！ 科學利用太陽能才是關鍵( 二 )

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我們該如何利用太陽能？
前面說到， 太陽能由多個波段組成， 因此我們可以通過各種方式來利用太陽能， 其中一項重要的技術就是太陽能發電 。
目前， 太陽能發電有兩種技術， 第一種技術是把太陽能轉化為電能， 叫太陽能光伏發電 。 生活中我們常能看到屋頂、路燈上有很多太陽能電池板 。 這些電池板主要有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、聚光光伏電池和薄膜電池等幾種 。 應用比較廣泛的有單晶硅太陽能電池和多晶硅太陽能電池， 其中單晶硅太陽能電池的發電效率可以達到20%以上 。 在實驗室里， 太陽能光伏發電效率已經能達到45%以上 。
太陽能同樣可以運用于高科技技術， 比如把太陽能光伏板安裝在停車棚上， 給電動汽車提供電源 。 可以說， 有了這項技術， 有太陽的地方， 就有動力 。 我們的衛星和登月的月球車就是由太陽能來提供電源的， 也許在不久的將來， 還可能研發出太陽能汽車、太陽能飛機、太陽能公路以及太陽能充電器等新技術 。
另外一種利用技術就是把太陽能轉化為熱能 。 太陽能直接產生高溫蒸汽， 再轉為他用， 這在工業上有許多的應用 。 如將太陽能真空管放到屋頂， 產生熱水可供洗澡；聚光太陽能和線性太陽能集熱器， 讓我們不用煙熏火燎就能實現戶外燒烤 。 總之， 只有你想不到的， 沒有做不了的 。
此外， 還可以運用太陽能熱發電技術發電 。 早在1982年， 美國就建成了第一個名為Solar One的太陽能熱發電站， 驗證了太陽能熱發電技術的可行性 。 隨后在美國加州南部建立了大面積的拋物槽式太陽能熱發電站， 總的裝機容量達到了354MW 。 太陽能熱發電技術得以在全球大規模應用和發展， 預計到2020年運行可以達到10GW以上 。
太陽能在經過衰減、大氣層的折射以及水蒸氣的折射后， 來到地球表面的輻照強度就會變得比較低 。 比如太陽能在大氣層外的能量密度是1300瓦每平米， 而即使在北京夏天最熱的時候， 到達地面的太陽的輻照強度也只有900瓦每平米， 因此需要通過聚光的方式來獲取更高的能流密度和更高的溫度 。 目前， 太陽能聚光系統主要有拋物槽聚光系統、線性菲涅爾聚光系統、碟式聚光系統和塔式聚光系統四種 。
拋物槽式集熱器聚光系統利用拋物線的原理， 用拋物面的鏡子將太陽能聚集在拋物面的交線上， 用于得到更高能流密度的太陽能 。
連續的拋物面鏡子制作起來比較困難， 我們采用不連續的平面鏡子同樣可以達到拋物線的效果， 這就是另外一種太陽能聚光系統——線性菲涅爾集熱器 。
碟式集熱器聚光系統有點像大型的天線， 如果我們在焦點上放一只水壺， 可以將水燒開；如果提高精度和聚光面積， 就可以達到數千攝氏度的高溫 。
最后一種是塔式集熱器聚光系統， 這種系統中間有個數百米高的塔， 聚光鏡把太陽能聚光到塔的頂端， 聚光比可以達到數千倍以上， 溫度甚至可以達到數千攝氏度以上 。 聚集了太陽能以后， 利用我們傳統的熱發電方式， 就可以發電了 。
總地來說， 太陽能聚光系統是利用幾何光學特性將低熱流密度的太陽輻射能收集起來， 形成高的輻射熱流密度聚光系統 。 太陽能熱發電被認為是發電穩定、對電網沖擊小并可實現大規模發電的綠色能源利用技術， 具有很好的發展前景 。 目前， 如何提高太陽能熱發電效率、降低發電成本是太陽能熱發電研究的焦點 。
更多的技術， 更廣泛的應用， 更美好的未來
在太陽能發電技術之后， 未來太陽能必定還有其他更多的利用空間 。

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