太阳房的组成和基本原理
太阳房的组成和基本原理
第二章太阳房的组成和基本原理
2～1 太阳房的定义和分类
一、定义
@a《实用? 《太阳房》一词，最早使用于美国，有一次芝加哥报纸把一家装有玻璃太?阳能的房子称为“太阳房”，作为报导，这便是“太阳房”一词的由来。这样?看来，过去欧美似乎并未有意识地考虑让阳光照到房里来。从历史上看欧洲传?统住房都是石造的，后来又是砖砌的，窗户多是纵向长，横向短，不利于利用?太阳能，这是因为西欧的住房是封闭式的，它是为了避开大自然的威胁。而中?国和日本的住房是开放式的，它与自然密切相连，因此自古以来日本的传统是?以木造房屋，木房屋都可以叫做太阳房。日本民宅的特点就是“走廊里充满着?阳光”。说明人民在建房时，自然而然地意识到太阳能的必要性。我国有句民?谣“我家有坐屋，向南开门户”。
因此说太阳房是太阳能热利用中一种型式，也就是说太阳能通过集热设施?及房屋的围护结构传入室内，减少房间采暖对常规能源需要量的房屋可称为太?阳房。在国内目前还没有统一的说法，有人把利用太阳能节能在50%以上的房屋?才称太阳房，低于此数的只能称为节能房。这是人们对太阳房的一些理解。
作者认为太阳房的定义应该是：太阳房是利用建筑，结构上的合理布局，?巧妙安排，精心设计，使房屋增加少量投资，而取得较好的太阳能热效果，达?到冬暖夏凉的房屋，也可以说：太阳房是指有目的的采取一定措施，利用太阳?辐射能，替代部分常规能源，使环境温度达到一定的使用要求的建筑物。如冬?季利用太阳能采暖的称为“太阳暖房”。夏季利用太阳能降温和制冷的称做“?太阳冷房”。通常，把利用太阳能采暖或空调的建筑物统称为太阳房。
二、太阳房的分类
太阳房型式有多种多样，分类方法也有不同，目前通用的有四种分类法：
(一) 按传热过程可分为三种:
1.直接受益式：阳光通过南窗玻璃直接进入被采暖的房间，被室内地板、?墙壁、家俱等吸收后，转变为热，给房间供暖。称为直接受益式太阳房。
2.间接受益式：阳光不直接进入被采暖的房间，而是通过墙体热传导和热?空气循环对流将太阳热能送入被采暖的房间。
3.隔断式采暖：太阳热只通过传热介质（空气或水）的热循环进入被采暖?的房间。
(二) 按集热──蓄热系统的不同分为下列五种：
1.蓄热墙式：蓄热墙放在玻璃窗后面，蓄热墙的材料可用砼，水墙或相变?材料。
2.集热蓄热墙：又称特朗勃墙（Trmbe wall），在南墙上除窗以外的墙面?上，复盖玻璃，墙表面涂成黑色，在墙的上、下留有通风口，以使热风自然对?流循环，把热换到室内。南墙表面的温度在阳光照射时可达60-70℃。一部分热?量通过热传导把热量传送到墙的内表面，然后以辐射和对流的形式向室内供热?。另一部分热量把玻璃罩与墙体间夹层内的空气加热，热空气由于密度变小而?上升，由墙体上部分的风口向室内供热。室内冷空气由墙体下风口进入墙外的?夹层，再由太阳加热进入室内，为此反复循环，向室内供热。
3.附加阳光间式：这种形式也是集热蓄热墙形式的发展，即将玻璃与墙之?间的夹层放宽，形成一个可以使用的空间─称为附加阳光间或称附加温室。附?加阳光间与房间之间的关系比较灵活，即可用砖石墙间隔，也可用落地窗分开?。阳光间白天可向室内供热。晚间可作房间保温层。
4.屋顶浅池式：这种形式是在屋顶修浅水池，利用水池集热蓄热，而后通?过屋顶板向室内传热。这种型式仅适用单层房屋。
5.自然循环式：集热器（空气或水）与采暖房间分开，与特朗勃墙有些相?似，这种方式对南山坡上的房屋比较适用。
(三) 根据太阳房的功能而分为“太阳暖房”、“太阳冷房”和“太阳能空?调房”。
(四) 按其所需要机械动力的有无，可分为机械的和自然的两种，也就是主?动式（active）和被动式（passive）两大类。
1.主动式太阳房：即在太阳能系统中安装常规能源常用的推动的机械系统?，如控制系统供调节用的水泵或风机及辅助热源等设备，它可以根据需要调节?室温达到舒适的环境条件，这对人来说有主动权故称主动式太阳房。如图2-1
主动式太阳房工作原量，就是首先依靠机械动力的驱动，才能把太阳能加?热的工质（水或空气）送入蓄热器，再从蓄热器通过管道与散热设备输送到室?内，进行采暖，工质流动的动力，由泵或风机提供。这是一种控制的方式，通?过集热器、蓄热器、风机或泵等设备来收集、贮存及输配的太阳能系统。与常?规供热系统所不同的只是用太阳能集热器代替了锅炉系统，如图：2─1所示。?在这种系统中，人通过设备比较主动，室温要求多高，就可以控制多高。主动?式太阳房系统的组成有三部分：
(1) 集热：就是通过集热器收集太阳能，地面上每平方米的面积每小时最多?只能接收1000千卡（相当于4186.8千焦耳）左右的太阳热能。所以接受太阳能?的集热器面积要大一些，当供暖保证率在60%时，平板集热器面积应占地板面积?的50%以上，同时平板热器的效率随集热温度而变，一般控制在30-60℃之间。
(2) 蓄热：太阳能是一种随时变化的能源，辐射到地面上的太阳能常受气?象条件和时间的影响，因季节、昼夜、阴晴而不同，就是在一天之内早、午、?晚也不相同，因此要解决连续采暖问题，在中心处必须设有贮热设备，建筑上?的贮热多用河卵石和水作蓄热材料。水是中低温太阳能系统最常用的显热贮能?介质，价廉而丰富，并且具有沸点以下时不需要加压等优良贮热性能。
(3) 供热：考虑到太阳能的不稳定性和经济因素，一般的太阳能供热量仅?占房屋总的热负荷的60-80%左右，（此值称为太阳能供暖保证率）。因此在主?式太阳能采暖系统中，除太阳能供暖设备外，还应有辅助能源。因此我建议在?城市采暖标准要求较高的情况下，太阳房与集中供暖系统相结合，即可解决采?暖期前后两段时间的室温舒适性又可在采暖期减少烧锅炉的时间，节约常规能?源。
这种太阳能供暖系统，大致由集热器、蓄热槽、散热器、循环泵、辅助?锅炉以及连接这些设备的管道和自动控制设备构成。根据要求不同，又可分为?有辅助热源和无辅助热源两种不同的工作方式。供暖系统只在冬季使用，为了?提高设备利用率，加速固定投资的回收，原则上应该供暖，供热水以及供冷系?统有机结合起来，共用一套集热器。
主动式太阳房热系统的结构方式很多，现将可能采用的几种原则系统列于?表2-1供参考选用。既是原则系统，自然可见根据具体情况，结合实际需要，作?某种修改。
一般来说，主动式太阳房能够较好地满足用户的生活要求，可以保证室内?采暖和供热水，甚至致冷空调。但设备复杂，投资昂贵，需要耗费辅助能源和?电功率，而且所有的热水集热系统，还需要设有防冻措施，这些缺点是主动式?太阳房目前在我国难于推广应用的原因。
2.被动式太阳房
被动式太阳房是与主动式太阳房相对而言的。太阳能向室内传递，不用任?何机械动力，不需要专门的蓄热器、热交换器、水泵（或风机）等设备，而是?完全由自然的方式（经由辐射、传导和自然对流）进行。为了与主动式太阳房?相区别，人们称之为“被动式太阳房”。简称为“被动房”。
简单的说，被动式太阳能供暖系统就是根据当地的气象条件，生活习惯，?基本上不添置附加设备的条件下，经过精心设计，认真施工，通过建筑构造，?并利用材料的性能，使房屋达到一定的供暖效果的一种方式。
被动太阳房在大多数情况下，集热部件与建筑结构融为一体，使房屋构件?一物多用，如南窗既是房屋的采光部件又是太阳能系统的集热部件；墙体既是?房屋的围护部件，又是太阳能系统的集热蓄热部件；这样既达到利用太阳能的?目的，又是房屋结构的一部分，还可节约费用。当然经过专门设计的太阳房比?普通房屋，太阳能供热率要高的多。
被动式与主动式相比较其特点是：构造简单，造价便宜，管理方便等优点?，因而用户乐于接受。其构
造为图2─2所示。
从太阳能的热利用的角度，被动太阳能供暖系统又可分为五种类型：
(1) 直接受益式（Diret gain）─利用南墙直接照射的太阳房（如图?2-3a.b）。
(2) 集热蓄热墙式（Trambc wall）─利用南墙进行集热蓄热（如图2-3c.d?）。
(3) 综合式（Synthesize）─即温室和前两种相结合的方式（如图2-3e.f?）。
(4) 屋顶集热蓄热式（Thermal slorage roofs）利用屋顶进行集热蓄热。?（如图2-3g）
(5) 热虹吸式又称对流环路式（C0nvective loops）──利用热虹吸作用?进行加热循环（如图2-3h）。@b 2～2 太阳房的基本组成
房屋是人类为了蔽风雨和防备野兽侵袭的需要而产生的，最初人们利用树?枝、石块这样一些易得的天然材料，粗略加工盖起了半穴居、石屋等原始房屋?。随着社会生产力的发展，人们对房屋的要求日益多样和复杂化，出现许多不同?的建筑类型，它们在使用功能，所用材料，建筑技术和建筑艺术等方面，都得?到很大的发展。
建筑按其使用性质，可分为生产性建筑（如工业建筑、农业建筑）与非生?产性建筑（即民用建筑）。
民用建筑又可分为居住性建筑和公共建筑两大类。
居住建筑就是供人们生活起居的房屋，如住宅、公寓、宿舍等。
公共建筑就是供人们政治文化活动，行政办公及其他商业，生活服务等公?共事业所需要的房屋，如学校、图书馆、商场、电影院、车站、公园等等。
太阳房，是人们在建筑业的发展中而提出的一种利用太阳热能给建筑物供?热的新奇大胆的构思，这也是在前人实践的基础上提出来的。人们在设计房屋?时，如何充分利用太阳发出的热量方面显示出了相当的独创性。房屋的基本功?能之一，是防御自然界各种气候因素的作用，为人们的生产和生活提供良好的?室内环境，太阳房也正是为了此目的，为使房屋达到冬暖夏凉而提出的。
太阳房既然是房屋建筑发展的继续，因此太阳房的组成也和普通房屋一样?，有屋盖、围护结构（墙或板），地面，采光部件，保温系统等部件组成，只?是在太阳房中防热御寒所用的能源来自太阳。房屋的各种部件具有双重功能，?如窗户在普通房屋中是采光部件，在太阳房中兼有集热作用，墙体是围护部件?，在太阳房中兼有蓄热保温调节室内温度波动的作用。屋顶既有防寒保温作用?同时也兼有吸热集热作用。地面同时兼有蓄热作用。
由于被动太阳房是集热、蓄热、耗热的综合体，所以它的基本组成系统，?还应具备“收集”太阳能部件，然后把收集到的热量“储存”“积蓄”起来，?以备使用；再把这些热量进行“分配”使用。当储存的热量不够用时，还要增?加“辅助”热量来补充。这些最基本的部分，灵活运用于不同的建筑设计中，?这些基本组成部分如下：
1.太阳能集热器。
集热器的作用就是收集太阳的热量。主要有两种：(1) 是利用建筑物本身?作集热器，如南向窗户，加玻璃罩的集热墙，玻璃温室等。(2) 集热器位于南?墙上，它是附加于建筑物上，并独立于建筑物的构件。
为什么太阳房的集热件都采用玻璃罩呢？这是因为玻璃有一种特性，它能?通过短波（太阳辐射热）而不能透过长波（常温和低温物体表面热辐射），一?旦太阳的辐射热透过玻璃并被此空间的材料吸收，由这些材料再次辐射而产生?的热能就不会通过玻璃返回到外面，这种获取热量的过程叫做“温室效应”（?或称热箱原理）。在阳光充足的白天，南向大窗可透过阳光，使阳光照射到地?板、墙壁上，它们由此吸收了热量，玻璃窗就形成了“温室效应”。
2.蓄热体。
蓄热也是太阳能热利用的关键问题，加强建筑物的蓄热性能是改善被动太?阳房热工性能的重要措施之一，当有日照时，如果房间蓄热性能好（即热容量?大），则吸热体可以多吸收和贮存一部分多余的太阳热，在无日照时，它又能?逐渐地向室内放出热量，因而大大减小室温的波动，同时由于降低了室内平均?温度，所以也减少了向室外的散热。
根据日本曾在较寒冷的札幌（北纬43°）地区一所住宅模型进行电子计算?机模拟计算结果表明，由于
混凝土蓄热性优于木材，所以采用砼地板时，室内?的温度波动比采用木地板时要小得多，同时由于前者的平均室温低，所以需要的?辅助热能亦减少。
蓄热体可分为两类：
(1) 是利用热容量随着温度变化而变化的显热材料。如水、石子、混凝土?等。
(2) 是利用其熔解热（凝固热），以及其熔点前后显热的潜热类材料如芒?硝或冰等。
蓄热体应用于太阳能采暖中，应具有下列特性：
a.蓄热成本低（包括蓄热材料和贮存容器）；
b.单位容积的蓄热量大；
c.化学性能稳定、无毒、无操作危险，废弃时不会造成公害；
d.对贮存容器无腐蚀作用；
e.资源丰富，可就地取材；
f.容易吸热和放热。
3.分配系统。
在主动太阳房中，分配系统是明显的即集热器收集的热量；用热水或热空?气，通过管道、散热器、地下盘管等传递到采暖房间。而被动式太阳房一般不?需要专设分配系统，建筑的墙、地面，天棚等构件储存的热量，以辐射、对流?和传导的方式直接传递到采暖房间，自然循环式被动太阳房，则需要风道或水?管传送热量。
4.辅助加热设施。
这是被动式太阳房不可缺少的组成部分之一，因为太阳房的太阳能保证率?不可能达到百分之百（因为这样也很不经济）所以不仅在连阴天，下雪期间，就?是正常情况下，为保证室内的设计温度，也需要辅助热源。一般可利用的热源?很广，如柴油、煤油、煤气、煤炭和电暖风机等都可作为辅助采暖的能源。另?外目前广为使用的在农村有火炕、火墙、炉、土暖气和做饭的余热等都是辅助?热源。在学校办公室多用电热风机。
@b 2～3 太阳房的基本原理
被动太阳房是一个集热，蓄热和耗热的综合体，与热水器一样是根据温室?效应来加热房间的。
所谓温室效应，是由于物质表面的分子在不停地进行振荡运动（此运动表?现为温度），所有物质都在一刻不停地向各个方向放射着热能。这种热辐射与?太阳辐射不同。太阳辐射是由在很高的温度下散射的短波辐射所组成的，而这?种热辐射是由在低温度下散发的长波红外辐射所组成。
玻璃具有透过“短波”（即太阳辐射热）而不透过“长波”红外热的特殊?性能。一旦阳光能通过玻璃并被某一空间里的材料所吸收，由这些材料再次辐?射而产生的热能，就不会通过玻璃再返回到外面去。这种获取热量的过程，称?之温室效应。温室效应是被动太阳房的最基本的工作原理。因此，在设计太阳?房时，要虑考虑下三条基本原则：
一、尽可能增大太阳能集热量：这里有两条途径：
1.选择透光性好的材料，增加透光量；
2.扩大采光面积，争取多得热量。
二、尽量减少房屋的热损失：目前我国的一些建筑外围结构均无保温措施?，墙体传热系数大，门窗气密性差，单位面积的采暖负何系数高达100千卡/米?[~2]℃天，左右，因此，被动式太阳房设计，必须在加强围护结构的保温上下?功夫。
三、被动式太阳房设计必须要考虑有一定的辅助能源。目前农村常用的有?火炕、火墙、煤炉、做饭余热等。中、小学校有采用茶炉带土暖气或电热风机?。
综合来看前两项原则是“开源节流”。后边一项是从经济角度出发，因为?采用辅助热源比100%的太阳供热要经济的多。
@b 2～4 太阳房的应用
前面我们已讲过太阳房的基本组成及基本原理，下面要讲太阳房的应用，?按其作用来分有“太阳冷房”
和“太阳暖房”。南方为了降温可采用太阳能空?调，在日本家用太阳能空调器已成为商品。在我国还属试验研究阶段，我想不?久将会普及和推广。太阳暖房在我国已发展到大面积推广应用阶段，从东北、?华北到西北、西藏、新疆都有大量的太阳房在应用。并正在向黄河以南、长江?沿岸发展的趋势。
根据目前国内已建太阳房来看，用于农村中、小学校舍和民宅的较多，同?时用太阳房作办公楼、敬老院、农业技术推广站、铁路、公路道班房等多种用?途。
另外在北方寒冷地区太阳能温室、塑料大棚种植蔬菜（供应城乡冬季蔬菜?不足）也是一种太阳建筑的应用。
同时近年利用太阳能修建猪舍、鸡舍等畜舍，以提高冬季猪的生长率，鸡?的产蛋率，以及牛羊的繁殖生长等，这也是太阳建筑的应用。
概括起来太阳房的应用有如下几个方面：
1.适用于农村中、小学校校舍；
2.农村民宅；
3.公共建筑如办公楼、社队企业厂房、农业技术推广站、敬老院、铁路、?公路道班房等。
4.农业太阳能温室、塑料大棚等；
5.畜牧业，太阳能畜舍如太阳能猪圈、太阳能鸡舍、太阳能接羔房等。
@b 2～5 建太阳房应具备的条件及前期工作
做任何事情必须具备一定的客观条件，建太阳房也是一样，在建太阳房以?前首先审查其是否具备建房的条件，以防建成后达不到应有的效果。
一、要想能建太阳房，应具备下列条件：
1.太阳能资源必须丰富，这里包括当地的气象条件、冬季日照时间要长，?太阳辐射强度要大。
2.要有足够的空旷场地，在南向房前应没有遮挡。
3.建太阳房的场地，东西向应有足够的长度，因为太阳房为了多得阳光，?常常需要大开间、小进深。
二、建太阳房前的准备工作。
1.要了解太阳辐射，确定所建房在地球上的位置，了解地球绕太阳的年轨?道，以及如何运用太阳时。
2.学会利用太阳──路经图，去划出太阳角的图，如何绘制太阳窗的投影?。
3.必须懂得太阳辐射的类型与特点，这些知识会帮你确定你所建房屋中可?能得到的太阳能热量。
4.还应学会如何收集直射辐射、漫射辐射、反射辐射三种辐射能量，并要?懂得如何才能最大限量的收集到。
5.计算出你可能利用的太阳能。
太阳能随地理位置而变化，所以你必须了解你所在地区太阳辐射的变化规?律与可利用的数据。中国太阳能资源，已经划分为5个地区，给出了每个地区不?同方向，每个月的太阳辐射量。
6.确定建筑所需的能量
首先要弄清什么是热？什么是温度？热能如何增加与损失：如何计算四季?热的增减量。
7.建筑一座能效高的建筑物。
为了介绍能量利用效率问题，还应了解建筑物中空气渗透与通风问题，还?须学会温度的控制，防水与隔热问题，从这章学会三种不同的隔热结构对所建?房屋热负荷的分析。
8.计算你未来使用的燃料费用。
你应对上章的三种热负荷作出十年燃料费分析。
@b 2～6 太阳房有关的术语
这一节我要介绍一下与太阳房有关的技术术语、名词、和基础知识，以便?更好的理解以后的内容。
一、太阳：
太阳是太阳系中最大的一个行星，也是离地球最近的一个恒星。它是一个?巨大的炽热气体球，其内部不断进行着热核反应，因而，释放出巨大的能量。?太阳是一团主要由氢组成的火球，直径约为1.39× 10[~8]公里，质量约2.2×?10[~27]吨(比地球重33.2万倍)体积比地球大130万倍。平均密度约为地球的四?分之
一，与地球的平均距离为1.5×10[~8]公里。太阳表面平均温度为6000℃。?“太阳能”的绝大部分是由这个光球发射出来的。光球以电磁波的形式向宇宙?空间辐射能量，总称太阳辐射。太阳辐射的总功率为
308×10[~26]瓦而到达地?面的太阳辐射总功率为1.7×10[~17]瓦仅占太阳总能量的二十亿分之一。这一?极微小部分的能量，但足以使地面的平均温度，保持在14℃左右，从而使地面?的动植物得以生长繁衍。
我们关心的是地球上某地采光面上所截获的太阳辐照度有多大？
太阳辐照度定义：单位时间，单位面积上所截获的太阳能量，单位是：瓦/?米[~2]，或千卡/米[~2]·小时。
太阳辐照度是我们设计热水器及太阳热利用系统时所必须提供的太阳能?资源数据。它的大小与下列因素有关：
(1) 日──地距离
(2) 太阳对地球上某地、某时的相对位置。
(3) 太阳辐射进入大气层的衰减情况。
(4) 太阳能接受表面的方位和倾角。
二、太阳常数：
定义：在日──地平均距离时，地球大气层上界垂直太阳光线的表面上，?单位面积，单位时间内所接收到的太阳辐射能量为太阳常数I[_sc]，当前国际?上经过实测公认的太阳常数为：I[_sc]=1353瓦/米[~2]或1.94卡/厘米[~2]·分?或1.81马力/米[~2]。从太阳常数这一物理量我们可以得到两个概念：
1.虽然太阳表面由于高温而发射的能量密度极大，约6万千瓦/米[~2]，但?由于日──地距离极远
（1.5×10[~8]公里）日──地张角甚小，故地面上接收?到的太阳能密度是很低的。
2.太阳常数是地球所接受到的太阳辐照度的最大极限值，由于日──地相?对位置（纬度、季节、昼夜）；大气衰减；表面方位及倾角的影响，地面上所?接受到的太阳能量密度就很小了。这就给太阳能利用带来一系列技术和经济上?的困难。
三、辐射：
太阳能是通过太阳向地球的光辐射而来的，地球表面上太阳辐射由两部分?组成：
1.直射辐射：不改变方向的太阳辐射。
2.散射辐射：被大气层或云层反射和散射后改变了方向的太阳辐射。
地球大气层上界的太阳辐射是直射辐射。当它穿过大气层时，部分散到大?气中空气分子、水蒸气和灰尘颗粒的散射，使到达地球表面的直射辐射显著减小?。同时太阳辐射的各种波长的某些波长的辐射，被大气中O[_2]、H[_2]O、?CO[_2]和O[_3]所吸收（其中主要是O[_2]对紫外区辐射的吸收，H[_2]O对红外?区辐射的吸收），因此到达地面的直射辐射的衰减是由于大气层的散射和吸收?，而到达地面的太阳辐射等于直接辐射和散射辐射的和，它必定小于大气层上?界的太阳辐射。这种衰减据估计，反射回宇宙的能量约占总量的30%，被吸收的?约占23%，其余47%左右的能量才能到地球陆地和海洋。它们才是我们地球上能?量的主要来源，见图2-4。
四、特朗勃墙。
特朗勃墙原名Trombe Wall。这是法国奥德罗（Odeillo）太阳能研究所长?。Felix Trombe博士创始，而由建筑师M·Michel设计的一种被动式太阳房。?1956下就开始研究。其结构就是利用南墙除南窗以外的墙面作玻璃复盖，使这?部分墙体变成集热蓄热墙。以后在国际上凡采用这种型式的，都叫特朗勃墙
（?Trombe Wall）在我国采用的也较多。也曾引起在学术上的争论。但是由于F·?Trombe博士的提出扩大了被动太阳房的集热面积，对被动太阳房的热效率有所?提高，也是一次突破性的推进。只是如何因地制宜地改进特朗勃墙，提高效率?，是被动房所普遍采用的。
五、黑体（全辐射体）概念。
不同物体的辐射能与吸收能力各不相同，能够全部吸收外来辐射的理想物?体叫做“黑体”。在相同温度下，各种物体中黑体的辐射能力也最大。
物体的辐射能力可用“黑度”表示，它表示黑体接近黑体的程度。黑度在?数值上等于实际物体向外辐射的能量与相同温度下黑体的辐射能量之比，其值?总小于1。
各种物体的黑度均由实验测定，常用材料的黑度值见表2─1。
黑体单位时间内发出的辐射能量可按斯蕊藩──波尔兹曼定律计算：
Q=[f1p12]δ[c] [_b]A T[~4]
式中:Q─黑体辐射强度（千焦/米[~2].时）
[f1p12]δ[c] [_b]─黑体辐射常数，其值为20.5×10[~-8]千焦/米?[~2]时K[~4]
A─物体表面积（米[~2]）
T─绝对温度（K）
上述定律表明：物体的辐射能力与其绝对温度的四次方成正比。
实际物体的辐射能力均小于相同温度下黑体的辐射能力，实际物体的辐射?能可按下式计算：
Q=[f1p12]ε[c][f1p12]δ[c] [_b]A T[~4]（千焦/米[~2].时）
式中：[f1p12]ε[c]──辐射体的黑度。
六、“温室效应”
温室效应也叫“热葙原理，它是太阳能的一个专业术语，表明辐射传热过?程中的一种特殊现象。
在密闭的容器上方朝阳面，覆盖一层透明玻璃，这种玻璃具有选择性透?射的能力，它对于短波、太阳辐射十分透明，几乎可以完全透过，进入密闭容?器，可加热容器内的物质。但对于容器内已被加热的物质所发射的波长较长的?红外线，却并不透明，因此热量不易透过玻璃。这样，玻璃盖板就大大减少了?辐射损失及对流热损失，容器内被加热的物质所获得的热量就增多，温度就会?增高，这就是温室效应。
上述温室效应概念，可用数字进一步表明。先看一看太阳辐射光谱，见图2?─5，整个太阳光中，人眼看得见的光谱为波长[f1p12]λ[c] =.0.38─0.76微?米（1微米等于一百万分之一米），这部分射线，称为可视线，亦称可见光。可?见光是由红、橙、黄、绿、青、兰、紫七种颜色的光所组成。将光学三棱镜对?准阳光，可以清楚地看见这七种光带。可见光中紫色光波长最短。在紫色光外?边有看不见的辐射线，称为紫外线，它的波长λ=0─0.38微米。红色光是可见?光谱中波长最长的，在红色光的外边也有看不见的辐射线，称为红外线，它的?波长λ =0.76─∞微米。太阳辐射光线的成分见表2─2。
对于太阳能及其应用来说，具有重要性的波长是紫外到近红外的范围，该?范围内包括了可见光谱。光是电磁波谱中的一种特殊部分，人的眼睛能感觉到?它。大气层外的太阳辐射，它的绝大部分能量集中在0.2到4微米的波长范围内?，而在地面上所接到的太阳能基本上在0.3至3.0微米范围内。其中以0.47微米?波长的最多。玻璃的光谱透过率见图2─6。
从太阳光谱及玻璃的透过光谱可明显的看出，在地面上接收到的0.3至3.0?微米的光波有80%左右可透过玻璃，而大于3微米的波则透过玻璃的值极少。被?阳光加热的物体所辐射的波长一般都大于3微米，因此不易透过玻璃失掉。被阳?光加热的物体由于其热量不易透过玻璃散失掉，起到了有效利用太阳辐射热的?作用，所以温度就会逐步升高，这种效果就是温室效应效果。
温室效应还可以从图2─7中更直观地了解。
https://www.360docs.net/doc/5217838708.html,/20090731/n265629013.shtml
光伏系统设计计算公式
光伏发电系统设计计算公式 1、转换效率： η= Pm（电池片的峰值功率）/A（电池片面积）×Pin（单位面积的入射光功率） 其中：Pin=1KW/㎡=100mW/cm2。 2、充电电压： Vmax=V额×1.43倍 3.电池组件串并联 3.1电池组件并联数=负载日平均用电量（Ah）/组件日平均发电量（Ah） 3.2电池组件串联数=系统工作电压（V）×系数1.43/组件峰值工作电压（V） 4.蓄电池容量 蓄电池容量=负载日平均用电量（Ah）×连续阴雨天数/最大放电深度 5平均放电率 平均放电率（h）=连续阴雨天数×负载工作时间/最大放电深度 6.负载工作时间 负载工作时间（h）=∑负载功率×负载工作时间/∑负载功率 7.蓄电池： 7.1蓄电池容量=负载平均用电量（Ah）×连续阴雨天数×放电修正系数/最大放电深度×低温修正系数 7.2蓄电池串联数=系统工作电压/蓄电池标称电压 7.3蓄电池并联数=蓄电池总容量/蓄电池标称容量 8.以峰值日照时数为依据的简易计算 8.1组件功率=（用电器功率×用电时间/当地峰值日照时数）×损耗系数 损耗系数：取1.6～2.0，根据当地污染程度、线路长短、安装角度等； 8.2蓄电池容量=（用电器功率×用电时间/系统电压）×连续阴雨天数×系统安全系数 系统安全系数：取1.6～2.0，根据蓄电池放电深度、冬季温度、逆变器转换效率等； 9.以年辐射总量为依据的计算方式 组件（方阵）=K×（用电器工作电压×用电器工作电流×用电时间）/当地年辐射总量 有人维护+一般使用时，K取230；无人维护+可靠使用时，K取251；无人维护+环境恶劣+要求非常可靠时，K取276； 10.以年辐射总量和斜面修正系数为依据的计算 10.1方阵功率=系数5618×安全系数×负载总用电量/斜面修正系数×水平面年平均辐射量 系数5618：根据充放电效率系数、组件衰减系数等；安全系数：根据使用环境、有无备用电源、是否有人值守等，取1.1～1.3； 10.2蓄电池容量=10×负载总用电量/系统工作电压；10：无日照系数（对于连续阴雨不超过5天的均适用） 11.以峰值日照时数为依据的多路负载计算 11.1电流： 组件电流=负载日耗电量（Wh）/系统直流电压（V）×峰值日照时数（h）×系统效率系数 系统效率系数：含蓄电池充电效率0.9，逆变器转换效率0.85，组件功率衰减+线路损耗+尘埃等0.9.具体根据实际情况进行调整。 11.2功率：
_被动式太阳能建筑技术规范_解读
The Special Focus 规范编制背景 被动式太阳能建筑，是通过建筑设计手段和简单技术的合理运用，可以利用太阳能为房间提供相当部分的采暖能量，降低通风和照明的能耗，具有结构简单、造价低、施工方便等优点，已经在美国、德国等发达国家得到了较多推广应用，已发展到较高水平。我国是太阳能资源丰富的国家之一，太阳能作为一种可再生的清洁能源，近年来在建筑中的利用受到关注。我国自上世纪70年代开始，建设了一批被动式太阳能建筑，取得了良好效果。 近年来我国的被动式太阳能建筑得到了长足的发展，各地相继探索建设了一批新型的被动式太阳能建筑，开发了一系列新型被动式太阳能利用技术，但被动式太阳能技术和产品的标准、规范不健全，尤其是被动式太阳能建筑设计、施工规范的欠缺，已成为限制被动式太阳能建筑发展和推广的主要因素之一。亟需编制适合建筑行业遵循的设计、施工、验收规范，以指导建筑行业主动、正确的建设被动式太阳能建筑。 《被动式太阳能建筑技术规范》解读 □ 中国建筑设计研究院 国家住宅与居住环境工程技术研究中心 张磊 鞠晓磊 曾雁 规范编制概况 基于以上被动式太阳能建筑存在的问题。中国建筑设计研究院从2008年8月起，成立了由建筑、暖通、结构、等多专业高级技术人员联合组成的编制组，邀请相关领域的设计院、科研院校、企业中具有较高学术水平和工程经验的专家共同组成编制组，开始规范研究工作。编制组调研了国内主要的被动太阳能建筑科研院所，并对国内有代表性的工程进行了考察。其中；国内分别与山东建筑大学、天津大学、大连理工大学、甘肃自然能源研究所、深圳华森建筑与工程设计咨询顾问有限公司等院校和和研究机构进行了技术交流，考察了国内被动太阳能建筑工程。 规范在编制过程中遵循以下原则： 1.明确对象，掌握深度。研究与设计相关的专业设计标准规范。以被动太阳能建筑设计关键因素为主要对象，兼顾各专业的系统需要，与相关标准规范合理衔接。处理好《被动式太阳能建筑技术规范》和其他设计规范的关系。 2.针对我国国情，借鉴国外先进经验。体现政策要求，反映先进技术水平。综合分析国际上被动太阳能评价与设计方面的经验，充分考虑我国各地区在气候、资源、自然环境、经济社会发展水平等方面的差异，采用 表1被动式太阳能采暖气候分区 被动太阳能采暖气候分区 南向辐射温差比[W/(m 2?℃)] 南向垂直面太阳辐照度 I（W/m 2） 典型城市 最 佳气候区 A区(SHIa)ITR≥8I ≥160 拉萨，日喀则，稻城，小金，理塘，得荣，昌都，巴塘 B区(SHIb)ITR≥8160＞I ≥60昆明，大理，西昌，会理，木里林芝，马尔康，九龙，道孚，德格 适 宜气候区 A区(SHⅡa)8＜ITR≤6I ≥120西宁，银川，格尔木，哈密，民勤，敦煌，甘孜，松 潘，阿坝，若尔盖 B区(SHⅡb) 8＜ITR≤6 120＞I ≥60 康定，阳泉，昭觉，昭通 C区(SHⅡc) 6＜ITR≤4I ≥60 北京，天津，石家庄，太原，呼和浩特，长春，上海，济南，西安，兰州，青岛，郑州，长春，张家口，吐鲁番，安康，伊宁，民和，大同，锦州，保定，承德，唐山，大连，洛阳，日照，徐州，宝鸡，开封，玉树，齐 齐哈尔一般气候区(SHⅢ)4＜ITR≤3I ≥60乌鲁木齐，沈阳，吉林，武汉，长沙，南京，杭州，合肥，南昌，延安，商丘，邢台，淄博，泰安，海拉尔， 克拉玛依,鹤岗，天水，安阳，通化不宜气候区(SHⅣ) ITR≤3#成都，重庆，贵阳，绵阳，遂宁，南充，达县，泸州， 南阳，遵义，岳阳，信阳，吉首，常德 # I＜60
太阳能电池基本原理光生伏特原理N结内建电场等效电路
太阳能电池基本原理 基本原理——光生伏特效应 太阳能光伏发电是利用太阳电池的光伏效应原理，直接把太阳辐射能转变为电能的发电方式。典型太阳电池是一个 p-n 结半导体二极管。 光子把电子从价带（束缚）激发到导带（自由），并在价带内留下一个空穴（自由）——产生了自由电子-空穴对（光生载流子），p型材料中的电子与n型材料中的空穴将在与少子寿命相当的时间内，以相对稳定的状态存在，直到复合。当载流子复合后，光生电子空穴对将消失，没有电流和功率产生。光生电子-空穴对在耗尽层中产生后，立即被内建电场分离，光生电子被送进n区，光生空穴则被送进p区。光能就以产生电子-空穴对的形式转变为电能。 内建电场 当把N型和P型材料放在一起的时候，在N型材料中，费米能级靠近导带底，在P型材料中，费米能级靠近价带顶，当P型材料和N型材料连接在一起时，费米能级在热平衡时必定恒等，由于在P型材料中有多得多的空穴，它们将向N型一边扩散。与此同时，在N型一边的电子将沿着相反的方向向P型区扩散。由于电子和空穴的扩散，在p-n结区产生了耗尽层，即空间电荷区电场，又称为内建电场。
（1）光子吸收：在大部分有机太阳能电池中，因为材料的带隙过高，只有一小部分入射光被吸收，吸收只能达到30%左右。 （2）激子扩散：激子的扩散长度应该至少等于薄膜的厚度，否则激子就会发生复合，造成吸收光子的浪费。 （3）电荷分离：对于单层器件，激子在电极与有机半导体界面处离化，对于双层器件，激子在施主－受主界面形成的p-n结处离化。 （4）电荷传输：在有机材料中，电荷的传输是定域态间的跳跃，而不是能带内的传输，这意味着有机材料和聚合物材料中载流子的迁移率通常都比无机半导体材料的低。 （5）电荷收集：电荷的收集效率也是影响光伏器件功率转换效率的关键因素，金属与半导体接触时会产生一个阻挡层，阻碍电荷顺利地到达金属电极。 等效电路模型
太阳能电池发展现状综述
太阳能电池发展现状综述 摘要：随着社会的发展，传统能源消耗殆尽,能源越来越收到重视。其中发展前景最为广阔的莫过于太阳能。太阳能绿色环保，因此逐渐受到了人们的普遍重视。太阳能已成为新能源领域最具活力的部分，世界各国都致力于发展太阳能。本文主要阐述了太阳能电池的发展历程，太阳能电池的种类，太阳能电池的现状以及发展前景. 关键词：太阳能电池；太阳能电池种类；发展现状； Narration on the Current Situation of Solar Battery Abstract:With the development of society, traditional energy will be used up in a short time.Eneygy are being payed more and more attention.And the solar energy is the most promising.Because of its’environmental protection,it gets widespread attention. Solar energy has become the most vibrant part among the new energy field,and all countrise tried their best to develop solar energy.This article mainly explains the development of solar battery,the types of solar battery,curent situation of solar battery and its’ prospect. Key Words:solar battery; types of solar battery; curent situation of solar battery 1引言 随着经济的发展，能源的重要性日趋凸显。但是石油、煤等不可生起源消耗殆尽，人们开始探索新的能源。太阳能取之不尽用之不竭，因此受到了人们的亲睐。在太阳能电池领域中，太阳能的光电利用是近些年来发展最快、最具活力的研究领域[1]．太阳能电池的研制和开发日益得到重视．制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础．其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生的光电子转化反应。根据所用材料的不同，太阳能电池可分为：①硅太阳能电池；②以无机盐如砷化镓Ⅲ一V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池；③纳米晶太阳能电池等。不论以何种材料来制作电池，对太阳能电池材料一般的要求有：①半导体材料的禁带不能太宽；②要有较高的光电转换效率；③材料本身对环境不造成污染；④材料便于工业化生产且材料性能稳定。基于以上几个方面考虑，硅是最理想的太阳能电池材料[2]．这也是太阳能电池以硅材料为主的主要原因. 本文简要地综述了太阳能电池发展进程，太阳能电池的种类，以及发展现状，并讨论了太阳能电池的发展趋势。 2太阳能电池现状及其前景
染料敏化太阳能电池工艺以及研究现状
染料敏化太阳能电池工艺以及研究现状张安玉1309050319
染料敏化太阳能电池工艺以及研究现状 张安玉 摘要:染料敏化太阳能电池是一种新型的太阳能电池，由于其制作工艺简单，制造成本低廉，有着广泛的应用前景，是太阳能电池的重要发展方向。其中，染料敏化剂是太阳能电池的重要组成部分，已成为研究的热点。本文主要介绍染料敏化太阳电池的组成结构和工作原理，综述了染料敏化太阳能电池的研究现状，论述了光阳极上半导体薄膜的制备、改性方法；阐述了敏化染料和氧化还原电解质的要求、特点和分类。指出高性能半导体薄膜、光谱响应宽稳定性好的敏化染料以及高效全固态电解质的研发与应用是今后的主要研究方向。并对未来的发展趋势和前景进行展望。 关键词: 染料敏化太阳能电池；光阳极；敏化染料 太阳能是一种取之不尽、用之不竭的清洁能源，如何有效地将太阳能转化为电能或其他可利用的能源是物理和化学界的重大课题．其中太阳能电池是研究的热点项目，目前发展最成熟的是硅基太阳能电池，该类型电池实验室光电转换效率已接近25%，与理论值的29%非常接近。但是它对材料的纯度要求较高，制作工艺复杂，成本昂贵，这极大地限制了它的广泛应用。 目前发展成熟的太阳能电池是硅基太阳能电池，单晶硅太阳能电池的效率已达到25% 以上[1]，但是它对材料的纯度要求高、制作工艺复杂、成本昂贵，这极大地限制了它的广泛应用。1991 年，瑞士洛桑高等工业学院的Gratzel 教授及其小组报道了染料敏化纳米晶太阳能电池（dye-sensitized solar cells，DSSC）的光电转化效率为7.1%[2]，从此由于它简单的制作工艺、相对高的光电转化效率、低廉的成本等优点迅速成为广大科学家及科学工作者的研究热点与重点。1染料敏化太阳能电池（DSSC）的结构与原理 1.1结构 DSSC 的结构是典型的“三明治”结构，光敏染料太阳能电池的构造和原理如图1，一般是由光阳 极、敏化染料、氧化还原电解质以及对电极（通常为铂电极）组成。其中光阳极包括：透明导电基底（这里为导电玻璃）、纳米多孔半导体。 图 1 染料敏化太阳能电池的结构与工作原理示意图
太阳能电池板与蓄电池配置计算公式
太阳能电池板与蓄电池配置计算公式(图) 太阳能电池板与蓄电池配置计算公式 一：首先计算出电流： 如：12V蓄电池系统； 30W的灯2只，共60瓦。 电流＝60W÷12V＝5A 二：计算出蓄电池容量需求： 如：路灯每夜累计照明时间需要为满负载7小时(h)； (如晚上8：00开启，夜11：30关闭1路，凌晨4：30开启2路，凌晨5：30关闭) 需要满足连续阴雨天5天的照明需求。(5天另加阴雨天前一夜的照明，计6天) 蓄电池＝5A×7h×(5＋1)天＝5A×42h＝210AH 另外为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到90%左右；放电余留20%左右。 所以210AH也只是应用中真正标准的70%左右。 三：计算出电池板的需求峰值(WP)： 路灯每夜累计照明时间需要为7小时(h)； ★：电池板平均每天接受有效光照时间为4.5小时(h)； 最少放宽对电池板需求20%的预留额。 WP÷17.4V＝(5A×7h×120%)÷4.5h WP÷17.4V＝9.33 WP＝162(W)
光伏发电系统计算方法 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到几瓦的太阳能庭院灯，大到MW级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结构和工作原理基本相同。 太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或11 0V，还需要配置逆变器。各部分的作用为： （一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。 （二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项； （三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 （四）逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC、110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般都是12VDC、24VDC、48VDC。为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。 光伏系统的设计包括两个方面：容量设计和硬件设计。 在进行光伏系统的设计之前，需要了解并获取一些进行计算和选择必需的基本数据：光伏系统现场的地理位置，包括地点、纬度、经度和海拔；该地区的气象资料，包括逐月的太阳能总辐射量、直接辐射量以及散射辐射量，年平均气温和最高、最低气温，最长连续阴雨天数，最大风速以及冰雹、降雪等特殊气象情况等。 蓄电池的设计包括蓄电池容量的设计计算和蓄电池组的串并联设计。首先，给出计算蓄电池容量的基本方法。 （1）基本公式
被动式太阳房简介
被动式太阳房简介 作者：黄岳海文章来源：本站原创 什么是太阳房？所谓太阳房，就是能够利用太阳能进行采暖和降温的房子。我国传统的民房几乎都是太阳房，是最原始、最感性的太阳房，是现代太阳房的雏形。 “太阳房”一词起源于美国。当时，人们看到用玻璃建造的房子内阳光充足，温暖如春，便形象地称为太阳房。 辽宁省太阳房试验示范工作始于21世纪80年代初期，发展势头强劲，每年以10万平方米的速度发展，到2000年底，全省共推广太阳房2 50.7万平方米，居全国首位。其中有住宅、农村中小学校舍、村镇办公室、敬老院等。 近年来，被动式太阳能校舍发展速度较快，原因有以下几点： 1.太阳能校舍几乎不用烧柴、煤等常规能源，学生不再受烟熏之苦，有益于学生的身心健康。 2. 学校主要是白天使用，并且在最寒冷的一、二月份学生放假，因此，被动式太阳房的优越性能够充分发挥出来。 3. 国家教育部及省教委非常重视太阳能校舍的建设，曾多次召开专题会议，讨论改建危旧校舍成太阳能校舍的问题。 根据多年来的测试及统计分析，被动式太阳房具有以下的特点： 1．工程造价低。据统计，太阳房的工程造价比普通房增加10%—15%。 2．冬暖夏凉。冬季，在无辅助热源的情况下，太阳房比普通房室内温度高5—8℃左右，室内外温差达到15℃；夏季，太阳房比普通房室内温度低3—5℃。 3．节能效果好。据测算，一栋100平方米的太阳房和普通房，在保证室内温度相同的情况下，每年可节约薪柴或秸秆1.5吨左右；在保证烧柴量相同的情况下，太阳房比普通房室内温度高5—8℃。
4．需要辅助热源，当室外温度很低或连续阴天时，应当有辅助热源提供热量来维持室内温度。辅助热源可采用吊炕等。 辽宁省技术监督局和辽宁省建设厅于1997年联合颁布了《村镇被动式太阳能建筑设计施工规程》，辽宁省人民政府于1998年授予该项技术为省科技进步三等奖。 一、太阳房的分类 按照目前国际惯用名称，太阳房分为两大类：主动式太阳房和被动式太阳房。 主动式太阳房是以太阳能集热器、管道、散热器、风机或泵以及储热装置等组成的强制循环太阳能采暖系统，或者是上述设备与吸收式制冷机组成的太阳能空调系统。这种系统控制、调节比较方便、灵活，人处于主动地位。 主动式太阳房的一次性投资大，设备利用率低，技术复杂，需要专业技术人员进行维护管理，而且仍然要耗费一定量的常规能源。因此，对于居住建筑和中小型共用建筑来说，主要采用被动式太阳房，今后提到的太阳房指的就是被动式太阳房。 被动式太阳房是通过建筑朝向和周围环境的合理布置，内部空间和外部形体的巧妙处理，以及建筑材料和结构、构造的恰当选择，使其在冬季能采集、保持、贮存和分配太阳能，从而解决建筑物的采暖问题。同时，在夏季又能遮蔽太阳能辐射，散逸室内热量，从而使建筑物降温，达到冬暖夏凉的目的。 被动式太阳房最大的优点是构造简单，造价低廉，维护管理方便。但是，被动式太阳房也有其缺点，主要是室内温度波动较大，舒适度差，在夜晚、室外温度较低或连续阴天时需要辅助热源来维持室温。 集热、蓄热、保温是被动式太阳房建设的三要素，缺一不可。 被动式太阳房按集热形式可分为五类： 1. 直接受益式 直接受益式是被动式太阳房中最简单也是最常用的一种。它是利用南窗直接接受太阳能辐射。太阳辐射通过窗户直接射到室内地面、墙壁及其他物体上，使它们表面温度升高，通过自然对流换热，用部分能量加热室内空气，另一部分能量则贮存在地面、墙壁等物体内部，使室内温度维持到一定水平。 直接受益式系统中的南窗在有太阳辐射时起着集取太阳辐射能的作用，而在无太阳辐射的时候则成为散热表面，因此在直接受益系统中，南窗尽量加大的同时，应配置有效的保温隔热措施，如保温窗帘等。 由于直接受益式被动式太阳房热效率较高，但室温波动较大，因此，使用于白天要求升温快的房间或只是白天使用的房间，如教室、办公室、住宅的起居室等。如果窗户有较好的保温措施，也可以用于住宅的卧室等房间。 2. 集热蓄热墙式 集热蓄热墙式被动式太阳房是间接式太阳能采暖系统。阳光首先照射到置于太阳与房屋之间的一道玻璃外罩内的深色储热墙体上，然后向室内供热。 采用集热蓄热墙式被动式太阳房室内温度波动小，居住舒适，但热效率较低，常常和其他形式配合使用。如和直接受益式及附加阳光间式组成各种不同用途的房间供暖形式，可以调整集热蓄热墙的面积，满足各种房间对蓄热要求的不同，这种组合可以使用于各种房间的要求。但玻
硅太阳能电池的结构及工作原理
硅太阳能电池的结构及 工作原理 集团文件版本号：（M928-T898-M248-WU2669-I2896-DQ586-M1988）
一.引言： 太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源。也是清洁能源，不产生任何的环境污染。?? 当电力、煤炭、石油等不可再生能源频频告急，能源问题日益成为制约国际社会经济发展的瓶颈时，越来越多的国家开始实行“阳光计划”，开发太阳能资源，寻求经济发展的新动力。欧洲一些高水平的核研究机构也开始转向可再生能源。在国际光伏市场巨大潜力的推动下，各国的太阳能电池制造业争相投入巨资，扩大生产，以争一席之地。 全球太阳能电池产业1994-2004年10年里增长了17倍，太阳能电池生产主要分布在日本、欧洲和美国。2006年全球太阳能电池安装规模已达1744MW，较2005年成长19％，整个市场产值已正式突破100亿美元大关。2007年全球太阳能电池产量达到3436MW，较2006年增长了56%。 中国对太阳能电池的研究起步于1958年，20世纪80年代末期，国内先后引进了多条太阳能电池生产线，使中国太阳能电池生产能力由原来的3个小厂的几百kW一下子提升到4个厂的4.5MW，这种产能一直持续到2002年，产量则只有2MW左右。2002年后，欧洲市场特别是德国市场的急剧放大和无锡尚德太阳能电力有限公司的横空出世及超常规发展给中国光伏产业带来了前所未有的发展机遇和示范效应。 目前，我国已成为全球主要的太阳能电池生产国。2007年全国太阳能电池产量达到1188MW，同比增长293%。中国已经成功超越欧洲、
日本为世界太阳能电池生产第一大国。在产业布局上，我国太阳能电池产业已经形成了一定的集聚态势。在长三角、环渤海、珠三角、中西部地区，已经形成了各具特色的太阳能产业集群。 中国的太阳能电池研究比国外晚了20年，尽管最近10年国家在这方面逐年加大了投入，但投入仍然不够，与国外差距还是很大。政府应加强政策引导和政策激励，尽快解决太阳能发电上网与合理定价等问题。同时可借鉴国外的成功经验，在公共设施、政府办公楼等领域强制推广使用太阳能，充分发挥政府的示范作用，推动国内市场尽快起步和良性发展。 太阳能光伏发电在不远的将来会占据世界能源消费的重要席位，不但要替代部分常规能源，而且将成为世界能源供应的主体。预计到2030年，可再生能源在总 绿色环保节能太阳能 能源结构中将占到30％以上，而太阳能光伏发电在世界总电力供应中的占比也将达到10％以上；到2040年，可再生能源将占总能耗的50％以上，太阳能光伏发电将占总电力的20％以上；到21世纪末，可再生能源在能源结构中将占到80％以上，太阳能发电将占到60％以上。这些数字足以显示出太阳能光伏产业的发展前景及其在能源领域重要的战略地位。由此可以看出，太阳能电池市场前景广阔。 在太阳能的有效利用当中；大阳能光电利用是近些年来发展最快，最具活力的研究领域，是其中最受瞩目的项目之一。
精选钙钛矿太阳能电池研究综述资料
精品文档 钙钛矿太阳能电池 引言 21世纪以来，人口急剧增长，能源和环境问题日益明显。目前，人们主要消耗的是不可再生能源，例如煤、天然气、石油等化石燃料。而未来人类还需大量的能源，故人类正在积极开发新能源。 而太阳能具有清洁、无污染、分布广并且能量充分，是目前广大科研人员的研究重点。而光伏为开发太阳能的主要对象，主要其具有安全、清洁、成本低廉等优点。目前，市场上主要为第一代硅基太阳能电池，大约占了90%，其余的约10%被CdTe和GIGS为代表的第二代薄膜太阳能电池所占据。然而，硅基太阳能电池在原材料和制造上，其成本都比较高，工艺较复杂。因此，人们正在努力开发高效率、低成本的新型太阳能电池。如钙钛矿太阳能电池[1]。 近年来，钙钛矿太阳能电池由于光电效率高，工艺简单等一些优异性能而受到人们的广泛关注。现如今广大研究人员正在大力研究，开发钙钛矿太阳能电池，其光电转化效率正在不断突破、提高，有可能达到甚至超过单晶硅太阳电池（25.6%）的水平。其中钙钛矿太阳能电池的光电转化效率被证实已达到了20. 1%[2]，这项重大的成就于2013 年度，成功被Science 评选为十大科学突破之一[3]。 一钙钛矿太阳能电池的发展历程 人们从十年以前就开始研究钙钛矿型结构化合物，刚开始由于其具有优异的光子传导性以及半导体特性，而被应用于薄膜晶体管和有机发光二极管中。[4] 2009 年，Miyasaka 等[5]首先制得钙钛矿结构的太阳能电池，它主要是以 CH3NH3PbBr和CHNHPbI为光敏化剂。这成功地跨出了钙钛矿太阳能电池发3333展的第一步，也为钙钛矿太阳能电池发展奠定了重要的基础。 2011年，Park 等[6]以CHNHPbI为光敏化剂，通过改善工艺及优化原料333组分比，成功制备了光电转化效率为6. 54%的钙钛矿太阳能电池，其结构和性能得到了一定的提升。 精品文档． 精品文档 2012年，Snaith 等[7]利用CHNHPbICl作为光吸收剂，并且将结构中的233TiO层用AlO层进行替代，最终电池的效率增加到10.9%。钛矿太阳能电池逐322渐引起了科研人员的广泛关注，进入了高速发展阶段。 2013 年，钙钛矿太阳能电池在结构以及性能上，都得到了进一步的优化。Gratzel 等[8]制备了光电转化效率为15% 的钙钛矿太阳能电池，所采用的方法是两步连续沉积法。同年，Snaith 等[9]采用双源蒸镀法成功制备了平面异质结钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率为15. 4%。 2014 年，Han 等[10]采用全印刷的手段来制备无空穴传输层，同时用碳电极取代金属电极，成功制备了光电转化效率为11. 60%的钙钛矿太阳能电池。Kelly 等
太阳能电池的发展历史
龙源期刊网 https://www.360docs.net/doc/5217838708.html, 太阳能电池的发展历史 作者：张金晶 来源：《商情》2016年第26期 【摘要】相对于风能、地热能、生物能和潮汐能等新能源，太阳能以污染小、可利用率高、资源分布广泛和使用安全可靠等优点，成为最具有发展前景的能源之一。目前，随着太阳能电池制备技术的不断完善，其技术的开发应用已经走向商业化、大众化，特别是一些小功率、小器件的太阳能电池在一些地区都已经大量生产而且广泛使用。所以谁先开发光电转换效率高、制备成本低的太阳能电池就能在将来的市场抢占先机。 【关键词】太阳能单晶硅薄膜电池 引言：随着社会的飞速发展，能源是影响当今社会进步的重要因素，但是现阶段人类社会发展大部分还是依靠化石能源提供能量。可是化石能源分布极不均衡，并且不可再生，而且燃烧化石能源带来的环境污染、雾霾气候和温室效应严重影响到了人类社会的可持续发展。然而太阳能是一种可再生清洁能源，可以提供充足的能量供人类使用，因此开发新能源，是人类社会薪火相传，世代相传的重要保证。 此外，不可再生能源的过快消耗对当今的环境形势提出了新的挑战。例如如何解决温室效应，臭氧空洞等问题。有限的化石能源以及在开发利用不可再生能源的过程中出现的负面影响，不仅阻碍了人类经济的飞速发展，而且还严重影响到社会的可持续发展。因此，发展一种新型能源已然成为世界各国提升自己综合国力和倡导能源发展的一个重要手段。 1. 第一代太阳能电池 第一代太阳能电池是发展时间最久，制备工艺最为成熟的一代电池，一般按照研究对象我们将其可分为单晶硅、多晶硅、非晶硅电池。按照应用程度来说前两者单晶硅与多晶硅在市场所占份额最多，商业前景最好。 单晶硅太阳电池和多晶硅太阳电池。从单晶硅太阳能电池发明开始到现在，尽管硅材料有各种问题，但仍然是目前太阳能电池的主要材料，其比例约占整个太阳电池产量的90%以上。我国北京市太阳能研究所从20世纪90年代起开始进行高效电池研究，采用倒金字塔表面织构化、发射区钝化、背场等技术，使单晶硅太阳能电池的效率达到了19.8%。多晶硅太阳能电池的研究开发成本较低，稳定性也比较好，这两大优势引起了科研工作者的注意。其光电转换效率随着制备工艺的成熟不断提高，它达到的最高的光电转换效率为21.9%，但是它的电池效率在目前的太阳能电池中仍处于一般水平。 2.第二代太阳能电池
(完整版)钙钛矿太阳能电池研究综述
钙钛矿太阳能电池 引言 21世纪以来，人口急剧增长，能源和环境问题日益明显。目前，人们主要消耗的是不可再生能源，例如煤、天然气、石油等化石燃料。而未来人类还需大量的能源，故人类正在积极开发新能源。 而太阳能具有清洁、无污染、分布广并且能量充分，是目前广大科研人员的研究重点。而光伏为开发太阳能的主要对象，主要其具有安全、清洁、成本低廉等优点。目前，市场上主要为第一代硅基太阳能电池，大约占了90%，其余的约10%被CdTe和GIGS为代表的第二代薄膜太阳能电池所占据。然而，硅基太阳能电池在原材料和制造上，其成本都比较高，工艺较复杂。因此，人们正在努力开发高效率、低成本的新型太阳能电池。如钙钛矿太阳能电池[1]。 近年来，钙钛矿太阳能电池由于光电效率高，工艺简单等一些优异性能而受到人们的广泛关注。现如今广大研究人员正在大力研究，开发钙钛矿太阳能电池，其光电转化效率正在不断突破、提高，有可能达到甚至超过单晶硅太阳电池（25.6%）的水平。其中钙钛矿太阳能电池的光电转化效率被证实已达到了20. 1%[2]，这项重大的成就于2013 年度，成功被Science 评选为十大科学突破之一[3]。 一钙钛矿太阳能电池的发展历程 人们从十年以前就开始研究钙钛矿型结构化合物，刚开始由于其具有优异的光子传导性以及半导体特性，而被应用于薄膜晶体管和有机发光二极管中。[4] 2009 年，Miyasaka 等[5]首先制得钙钛矿结构的太阳能电池，它主要是以 CH3NH3PbBr 3和CH 3 NH 3 PbI 3 为光敏化剂。这成功地跨出了钙钛矿太阳能电池发展的 第一步，也为钙钛矿太阳能电池发展奠定了重要的基础。 2011年，Park 等[6]以CH 3NH 3 PbI 3 为光敏化剂，通过改善工艺及优化原料组 分比，成功制备了光电转化效率为6. 54%的钙钛矿太阳能电池，其结构和性能得到了一定的提升。
太阳能电池板与蓄电池配置计算公式
太阳能电池板与蓄电池配置计算公式 一：首先计算出电流： 如：12V蓄电池系统； 30W的灯2只，共60瓦。 电流=60W-12V= 5A 二：计算出蓄电池容量需求： 如：路灯每夜累计照明时间需要为满负载7小时(h); (如晚上8：00 开启，夜11：30 关闭1 路，凌晨4：30 开启2 路，凌晨5：30 关闭) 需要满足连续阴雨天5 天的照明需求。(5 天另加阴雨天前一夜的照明，计6 天) 蓄电池=5A X7h X(5 + 1)天=5A X42h= 210AH 另外为了防止蓄电池过充和过放，蓄电池一般充电到90%左右；放电余留20%左右。 所以210AH也只是应用中真正标准的70%左右。 三：计算出电池板的需求峰值(WP)： 路灯每夜累计照明时间需要为7小时(h); ★：电池板平均每天接受有效光照时间为小时(h) ； 最少放宽对电池板需求20%的预留额。 W- = (5A X7h X120%— WP-= WP=162(W)
光伏发电系统计算方法 光伏系统的规模和应用形式各异，如系统规模跨度很大，小到几瓦的太阳能庭院灯，大到MV级的太阳能光伏电站。其应用形式也多种多样，在家用、交通、通信、空间应用等诸多领域都能得到广泛的应用。尽管光伏系统规模大小不一，但其组成结构和工作原理基本相同。 太阳能发电系统由太阳能电池组、太阳能控制器、蓄电池（组）组成。如输出电源为交流220V或11 0V,还需要配置逆变器。各部分的作用为： （一）太阳能电池板：太阳能电池板是太阳能发电系统中的核心部分，也是太阳能发电系统中价值最高的部分。其作用是将太阳的辐射能力转换为电能，或送往蓄电池中存储起来，或推动负载工作。 （二）太阳能控制器：太阳能控制器的作用是控制整个系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电保 护、过放电保护的作用。在温差较大的地方，合格的控制器还应具备温度补偿的功能。其他附加功能如光控开关、时控开关都应当是控制器的可选项； （三）蓄电池：一般为铅酸电池，小微型系统中，也可用镍氢电池、镍镉电池或锂电池。其作用是在有光照时将太阳能电池板所发出的电能储存起来，到需要的时候再释放出来。 （四）逆变器：在很多场合，都需要提供220VAC 110VAC的交流电源。由于太阳能的直接输出一般 都是12VDC 24VDC 48VDC为能向220VAC的电器提供电能，需要将太阳能发电系统所发出的直流电 能转换成交流电能，因此需要使用DC-AC逆变器。在某些场合，需要使用多种电压的负载时，也要用到DC-DC逆变器，如将24VDC的电能转换成5VDC的电能（注意，不是简单的降压）。光伏系统的设计包括两个方面：容量设计和硬件设计。
西北地区被动式太阳房的研究与设计
西北地区被动式太阳房的研究与设计 摘要：随着西部大开发的日益深入,我国西北地区迎来了前所未有的发展机遇,但生产、生活对能源的需求也大幅度增加,其中建筑能耗约占总能耗的1/4。由于全球性建筑可持续发展的趋势,以及节能环保建筑的发展,太阳能建筑日益受到重视。从1977年甘肃民勤县第一栋土坯太阳房开始,我国太阳能建筑至今已有20多年历史，但是，我国太阳房的建设和利用还远远不够。国内外很多理论研究和试验研究都表明,太阳房是一种可行的、很有发展潜力的绿色节能建筑形式。因此,在太阳能资源富足的西北地区推广既节约能源,又经济舒适的太阳房(住宅)很有必要。本文将介绍太阳辐射原理及太阳能资源分布，被动式太阳房原理及其基本热工参数计算，以及被动式太阳房应用实例。 关键词：太阳辐射原理被动式太阳房基本热工参数计算
西北地区被动式太阳房的研究与设计 1、太阳房原理的介绍 太阳房的基本原理就是利用“温室效应”。因为，太阳辐射是在很高的温度下进行的辐射，很容易透过洁净的空气、普通玻璃、透明塑料等介质，而被某一空间里的材料所吸收，使之温度升高，它们又向外界辐射热量，而这种辐射是长波红外辐射，较难透过上述介质，于是这些介质包围的空间形成了温室，出现所谓的“温室效应”。 在建筑中利用太阳能的方式主要有以下两个种：一是光照。从卫生角度考虑，太阳辐射中的短波成分（紫外线）具有良好的杀菌防腐效果。二是能源利用方面。从节能角度考虑，太阳能是一种清洁、环保、可再生的能源，将其引入建筑作为采暖能源或进行光电利用和光化学利用，有利于节约常规能源，保护自然生态环境。 太阳房是一种利用太阳辐射实现供暖、通风和制冷的建筑，对于营造健康舒适的居住环境非常有利。太阳房包括主动式太阳房和被动式太阳房两种形式。主动式太阳房一般由集热器、传热流体、蓄热器、控制系统及适当的辅助能源系统构成。它需要热交换器、水泵和风机等设备，造价较高。被动式太阳房是被动式太阳能技术的简单应用之一，其目的主要是采暖，一般有直接受益式和蓄热墙式两种形式。 2、被动式太阳房的可行性分析 2.1、西北地区的气候特征 西北地区地处内陆，为典型的大陆性气候，夏季炎热，冬季严寒，降水稀少，终年干旱，除东部个别地区和一些高山年降水量超过400毫米以外，其余地区降水量均低于400毫米，大部分地区不足200毫米，在新疆塔克拉玛干地区、青海的柴达木和和西藏藏北高原地降水量均低于50毫米。
染料敏化太阳能电池学术发展简史
染料敏化太阳能电池学术发展简史 2016-05-07 13:13来源：内江洛伯尔材料科技有限公司作者：研发部 基于钌化合物的染料敏化太阳能电池 1839年，Becquerel发现氧化铜或卤化银涂在金属电极上会产生光电现象，证实了光电转换的可能。 1960年代，H.Gerischer，H.Tributsch，Meier及R.Memming发现染料吸附在半导体上并在一定条件下产生电流的现象，成为光电化学电池的重要基础。 1980年代, 光电转换研究的重点转向人工模拟光合作用，美国州立Arizona大学的Gust和Moore研究小组成功模拟了光合作用中光电子转换过程，并取得了一定的成绩。Fujihia等将有机多元分子用L B 膜组装成光电二极管，开拓了这方面的工作。 1970年代到90年代，R.Memming，H.Gerischer，Hauffe，H.Tributsh等人大量研究了各种染料敏化剂与半导体纳米晶间光敏化作用，研究主要集中在平板电极上，这类电极只有表面吸附单层染料，光电转换效率小于1%。 1991年，Graetzel M.于《Nature》上发表了关于染料敏化纳米晶体太阳能电池的文章以较低的成本得到了>7%的光电转化效率，开辟了太阳能电池发展史上一个崭新的时代,为利用太阳能提供了一条新的途径。 1993年,Graetzel M.等人再次研制出光电转换效率达10 %的染料敏化太阳能电池, 已接近传统的硅光伏电池的水平。 1997年，该电池的光电转换效率达到了10%－11%，短路电流达到18mA/cm2,开路电压达到720mV。 1998年，采用固体有机空穴传输材料替代液体电解质的全固态Gr?tzel电池研制成功，其单色光电转换效率达到33%，从而引起了全世界的关注。 2000年，东芝公司研究人员开发含碘/碘化物的有机融盐凝胶电解质的准固态染料敏化纳米晶太阳能电池，其光电能量转换率7.3 % 。 2001年, 澳大利亚STA 公司建立了世界上第一个中试规模的DSC 工厂。 2002 年, STA建立了迄今为止独一无二的面积为200m2 DSC 显示屋顶,集中体现了未来工业化的前景；PengWang等人用含 1-methyl-3-propylimidazoliumiodide 和poly(viylidenefloride
太阳能电池板日发电量简易计算方法
太阳能电池板日发电量简易计算方法 太阳能电池板日发电量 简易计算方法 太阳能交流发电系统是由太阳电池板、充电控制器、逆变器和蓄电池共同组成；太阳能直流发电系统则不包括逆变器。为了使太阳能发电系统能为负载提供足够的电源，就要根据用电器的功率，合理选择各部件。太阳能发电系统的设计需要考虑如下因素： Q1、太阳能发电系统在哪里使用？该地日光辐射情况如何？ Q2、系统的负载功率多大？ Q3、系统的输出电压是多少，直流还是交流？ Q4、系统每天需要工作多少小时？ Q5、如遇到没有日光照射的阴雨天气，系统需连续供电多少天？ 下面以(负载)100W输出功率，每天使用6个小时为例，介绍一下计算方法： 1. 首先应计算出每天消耗的瓦时数(包括逆变器的损耗)： 若逆变器的转换效率为90％，则当输出功率为100W时，则实际需要输出功率应为100W/90％=111W；若按每天使用6小时，则耗电量为111W*6小时=666Wh，即0.666度电。 2. 计算太阳能电池板： 按每日有效日照时间为5小时计算，再考虑到充电效率和充电过程中的损耗，太阳能电池板的输出功率应为666Wh÷5h÷70% =190W。其中70％是充电过程中，太阳能电池板的实际使用功率。 3. 180瓦组件日发电量 180×0.7×5=567WH=0.63度 1MW日发电量=1000000×0.7×5=3500,000=3500度 例2：安10w灯，每天照明6小时，3个连雨天，如何计算太阳能电池板wp?以及12V 蓄电池ah? 每天的用电量: 10W X 6H= 60WH, 计算太阳能电池板: 假设你安装点的平均峰值日照时数为4小时. 则:60WH/4小时, = 15WP 太阳能电池板. 再计算充放电损耗, 以及每天需要给太阳能电池板的补充: 15WP/0.6= 25WP, 也就是一块25W的太阳能电池板就够了. 再计算蓄电池. 60WH/12V=5AH. 每天要用12V5AH的电量. 三天则为12V15AH.
太阳能电池发展前景
第二章太阳能电池的基本理论 2.1 半导体 半导体是导电性能介于金属与绝缘体之间的一种材料。在高纯度的半导体中材料中，电子和空穴的浓度相等，这样的半导体称为本征半导体。如果向其中加入某种杂质元素，若电子的浓度大于空穴的浓度，则称它为n型半导体，此时的电子成为多数载流子，空穴则为少数载流子。反之，可以形成p型半导体。 图2.1 半导体的能带图示意图 2.2 pn结及其能带结构 2.2.1 pn结 图2.2 （a）pn结简化结构图（b）理想均匀掺杂pn结的掺杂剖面如图2.2（b）所示，随着扩散运动的进行，在p区和n区的交界面p
2.2.2 pn 结的能带结构 当两块半导体结合形成pn 结时，按照费米能级的意义，电子将从费米能级高的n 区流向费米能级低的p 区，空穴从费米能级低的p 区流向费米能级高的n 区因此，E Fn 不断下降，E Fp 不断上升，直到E Fn = E Fp 为止。这时，pn 结中有统一的费米能级E F , pn 结处于平衡状态。其能带如图所示 图2.3 平衡pn 结的能带图(a)n 、p 型半导体能带(b)平衡pn 结能带图 事实上，E Fn 是随着n 区能带一起向下移动，E Fp 是随着p 区能带一起向上移动的。能带能移动的原因是pn 结空间电荷区存在内建电场的作用。随着内建电场（方向n→p ）的增加，空间电荷区内电势V(x)（方向n→p ）降低，而电子的势能-qV(x)由n 区向p 区升高，所以p 区的能带相对n 区上移，n 区的能带相对于p 区下移，直至费米能级处处相等时，能带才停止相对移动，pn 结达到平衡状态。 因此,pn 结中费米能级处处相等恰好标志了每一种载流子的扩散电流和漂移电流相互抵消，没有净电流通过pn 结。 这一结论也可从电流密度方程式中推出，电子电流密度和空穴电流密度分别如下： （式2-1） F n n dE J n dx =μ
钙钛矿电池和燃料敏化电池综述
CHANGSHA UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 新能源材料（论文） 文献综述 题目：染料敏化太阳能电池与 钙钛矿太阳能电池概述 学生姓名： 学号： 班级: 专业： 指导教师： 2015年1月4日
染料敏化太阳能电池钙钛矿太阳能电池概述 一、引言 进入 21 世纪，世界人口的剧烈增长和环境污染的日益严重，还有能源的枯竭以及生态环境的破坏，使人类对能源尤其是清洁的新能源的开发利用有了更大的需求。太阳能是一种可再生能源，并且具有取之不尽，功率巨大，使用安全等优点，引起了人们极大的关注,而太阳能电池是开发利用太阳能最有效的方法之一。近年来太阳能电池的产量以每年 30%的速度增长。预计到本世纪中叶，它将占世界总发电量的 15～20%。 太阳能电池是利用太阳光和材料相互作用直接产生电能的，是对环境无污染的可再生能源。它的应用可以解决人类社会发展在能源需求方面的问题。太阳能是一种储量极其丰富的洁净能源，太阳每年向地面输送的能量高达 3×1024焦耳，相当于世界年耗能量的 1.5 万倍。因此太阳能电池作为人们利用可持续的太阳能资源，是解决世界范围内的能源危机和环境问题的一条重要途径。 然而，提高太阳能电池的转化效率以及降低成本一直是学者们努力的方向。其中，染料敏化太阳能电池和钙钛矿太阳能电池以其低价的成本和较高的转化效率获得了科学家们的青睐。 摘要： 关键词：染料敏化太阳能电池纳米多孔半导体单一敏化染料准固态电解质固态电解质染料敏化太阳能电池的效率钙钛矿太阳能电池钙钛矿材料
CH3NH3PbX3的制备方法钙钛矿太阳能电池研究进展 二、染料敏化太阳能电池的相关研究 2.1 工作原理 当太阳光照射在染料敏化太阳能电池上，染料分子中基态电子被激发，激发态染料分子将电子注入到纳米多孔半导体的导带中，注入到导带中的电子迅速富集到导电玻璃面上，传向外电路，并最终回到对电极上。而由于染料的氧化还原电位高于氧化还原电解质电对的电位，这时处于氧化态的染料分子随即被还原态的电解质还原。然后氧化态的电解质扩散到对电极上得到电子再生，如此循环，即产生电流。电池的最大电压由氧化物半导体的费米能级和氧化还原电解质电对的电位决定。 2.2 染料敏化太阳能电池的研究现状 （1）光阳极上纳米多孔半导体的研究进展 DSSC 光阳极上的半导体材料多采用纳米多孔TiO2，它是染料分子的载体，同时分离并传输电荷。目前光阳极的研究重点主要是两方面：①寻找制备半导体光阳极薄膜时，可以增大 TiO2比表面积和改善 TiO2表面活性的方法；②由于电子在TiO2薄膜中电子的传输阻力大，影响电池转换效率的进一步提高，故寻找可以替代 TiO2的其它半导体材料。 制备光阳极纳米多孔薄膜的方法很多，包括溶胶-凝胶法，粉末涂敷法、水热法、液相沉积法、化学气象沉积法、电化学法等。其中粉末涂敷法在工业生产中称为丝网印刷法，具有工艺简单、适合大规模