太阳能利用方式之光热应用
《穹顶之下》视频指出雾霾产生最本质的原因就是能源问题，燃料标准低，清洁能源占能源结构比例少等。 我们自然而然想到解决雾霾问题的措施之一，便是发展新能源。去年，在北京召开的APEC会议期间，中美两国达成的《中美气候变化联合声明》成为一大亮点。其中中国计划2030年左右二氧化碳排放达到峰值且将努力早日达峰，并计划到2030年非化石能源占一次能源消费比重提高到20%左右。这意味中我们将会逐步减少煤和石油的利用，将少部分空间让步给新能源。 太阳能是一种取之不尽用之不竭的能源。地球截取的太阳辐射通量为1.7×1014 KW，比核能、地热能、潮汐能和水引力能的总和还要大5000多倍。直接利用太阳能是开发新能源的主要途径之一，是一项节省可燃性能源、发展工农业生产、改善人民生活具有深远意义的措施。 太阳能应用的方式主要有三种，光电转化、光热转换和光化学转化。论坛里已不少关于光伏的文章与帖子：例如贵圈真乱 光伏组件曝出严重质量问题https://www.cailiaoren.com/article-2405-1.html也评分布式光伏发电：政策大力支持 前途依然坎坷https://www.cailiaoren.com/article-2087-1.html【热点】习近平登C919样机称要将大飞机搞上去 中民投第一单砸向光伏https://www.cailiaoren.com/article-2051-1.html 现在我们来谈谈光热应用，太阳能热利用技术是可再生能源技术领域商业化程度较高推广应用较为普遍的技术之一，然而由于其到达地球后的能量密度比较低，给大规模的开发利用带来一定的困难，这就决定了将太阳能直接用于日常生活和工业生产之前，必须提高其能量密度。 太阳辐射能量主要集中在波长为0.20μm~25μm的光谱范围内。理想的吸收薄膜对此波段内的太阳辐射吸收率为1而对此波段以外的红外光区发射率为0，即吸收率也为0。因为吸收太阳辐射能的选择性薄膜自身也对外辐射能量，主要以红外区的长波辐射为主。为了减少辐射热损失，要求吸收薄膜在红外区有尽可能低的发射率，否则吸收的短波能量又以长波形式辐射掉。因此，选择性吸收薄膜的光谱选择性就是对可见光区有较高的吸收率(α)，对红外光区有较低的发射率(ε)。太阳能选择性吸收薄膜对可见光的吸收率很高，而自身的红外辐射率却很低。它能把低能量密度的太阳能转换成高能量密度的热能，把太阳能富集起来，提高太阳能光热转换效率，是太阳能热利用研究工作中受到重视的一项内容。我国在近二三十年对太阳能热利用的研究中，主要成果限于低温利用，领域有生活洗浴、游泳池加热、海水淡化、采暖、干燥、养殖等方面。但从长远观点看，中高温利用有更好的前景和应用价值。以太阳能高温发电为例，太阳能热发电主要是把太阳能转化为热能，产生的热使介质沸腾，产生蒸汽来推动涡轮机发电，这样就可以减少常规能源发电，减少对环境的污染，有利于节能减排。 自二十世纪五十年代末，以色列科学家Tabor提出了光谱选择性吸收理论，几十年来选择性吸收薄膜一直是太阳能热利用技术领域中一项十分活跃的研究课题。众多学者在选择性吸收薄膜的材料研制方面做了不少工作。主要有：渐变AlN/A1选择性吸收薄膜，阳极氧化电解着色薄膜，电镀黑铬薄膜，电镀黑镍薄膜，电镀黑钻薄膜，PbS薄膜，FeMoCuOx薄膜，黑漆薄膜等。 太阳能选择性吸收薄膜按其使用温度的高低划分为：低温利用(200℃以下)、中温利用(200~500℃)和高温利用(500℃以上)。太阳能选择性吸收薄膜按吸收原理和薄膜构造不同分类可分为：半导体薄膜，光干涉薄膜，米氏散射薄膜，多孔薄膜等。太阳能选择性吸收薄膜按材料吸收类型的不同可以分为：本征吸收材料，微观上不平整的表面材料等；太阳能选择性吸收薄膜按照其制备方法分类可以分为：涂漆法、化学转换法、溶胶凝胶法、化学镀、电化学沉积法(电镀和阳极氧化法)、气象沉积法(物理气相沉积法PVD和化学气相沉积法CVD)和真空镀膜法(真空蒸发和溅射沉积)等，金属-陶瓷复合镀、塑料镀及电刷镀等方法是近几年开发的新工艺。 目前最常用的太阳能选择性吸收薄膜是渐变金属-介质选择性吸收薄膜，它主要是由金属红外反射层、金属-介质复合材料吸收层和表面减反射层组成。金属-介质复合材料吸收层是由多层金属-介质复合材料亚层组成，薄膜的折射率和消光系数从内向外逐渐减小。渐变金属-介质太阳能选择性吸收薄膜的制备方法包括阳极氧化、真空蒸发、磁控溅射等，其中磁控溅射制备的选择性吸收薄膜性能好、沉积速率适中、便于实现工业化生产，是目前最常用的一种制备太阳能选择性吸收薄膜的方法。
页:
[1]