太阳能的利用

人类在21世纪面临的最大挑战是环境污染和能源问题，面对能源的潜在危机和生态环境的不断恶化，世界各国积极开发利用包括太阳能在内的可再生能源，以实现能源工业的可持续发展。
 
太阳能是太阳内部连续不断的核聚变反应过程产生的能量，太阳能是地球上取之不尽的能源。尽管太阳辐射到地球大气层的能量仅为其总辐射能量（约为3.75×1026W）的22亿分之一，但已高达173,000TW，即太阳每秒钟照射到地球上的能量相当于燃烧500万吨煤所产生的能量。太阳能既是一次能源，又是可再生能源。从狭义上讲，太阳能仅限于太阳辐射能的光热、光电和光化学的直接转换，广义而言，太阳能所涵盖的范围比较广，地球上的风能、水能、海洋温差能、波浪能和生物质能以及部分潮汐能都来源于太阳，甚至包括煤、石油、天然气等在内的化石燃料也是远古以来贮存下来的太阳能。太阳能资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染，属于环保能源。
 
太阳能资源总量相当于目前人类所利用的能源的一万多倍，但是在对太阳能开发过程中，因为其自身特点使它在整个综合能源体系中的作用受到一定限制，即太阳能能量密度低以及其强度受季节、地点、气候等各种因素的影响而不能维持常量，正是这两个主要问题阻碍了人类对太阳能的有效开发与利用。尽管如此，人类对太阳能的利用有着悠久的历史，最早是将它转换为热能加以利用，后来光伏效应的发现使太阳能转化为电能成为可能，以致使太阳能利用领域更加广阔。早在上世纪50年代，第一个实用性的硅太阳电池就在美国贝尔实验室内诞生，不久它即被用于人造卫星的发电系统上，迄今为止，太空中的飞行器都装备太阳电池发电系统。尽管如此，太阳电池在地面的应用却一直未得到广泛重视，直到70年代世界出现石油危机，地面大规模应用太阳电池发电才被高度关注，当时太阳能发电主要使用的是单晶硅太阳电池。