太陽能學

太陽能(Solar Energy),是太陽以可見光、紅外線、紫外線等輻射形態到達地球的能量。地球上形成風和雨,原因都來自太陽能,因此風能、水的勢能廣義上講是太陽能的一部分。太陽輻射通過光熱轉換、光電轉換、光合作用轉換成熱能、電能、生物物質等可被人類利用,是狹義的太陽能。太陽能的利用涉及物理學、氣象學、半導體學、熱力學、生物學、半導體工程學、熱力工程學、機械工程學、建築工程學等學科,在2013年這個時間點,還不存在《太陽能學》這樣一門獨立的學科類目。

基本介紹

  • 中文名:太陽能學
  • 外文名:Solar energy science 
  • 定義:太陽的輻射能
  • 性質:能量
  • 套用:發電、熱水、醫藥
資源,利用形態,學科考量,

資源

太陽輻射到地球大氣外,大氣吸收掉一部分能量,大氣向外空反射出去一部分能量,到達地表的太陽輻射,成為太陽總輻射,由太陽直射輻射太陽散射輻射組成。太陽能資源以太陽總輻射的形態計量,它分布取決於區域的地理位置和氣象狀態。把握住各地的太陽總輻射分布,才能有效地規劃大規模的太陽能利用設施。這就需要在各地進行觀測。

利用形態

太陽輻射照射在物體上產生熱能,收集這樣產生的熱能利用起來,就是太陽熱利用。常見的太陽熱利用法是太陽熱水器;太陽熱發電是另一種利用形態。
光伏發電技術歷程光伏發電技術歷程
太陽輻射照射在半導體上產生電動勢,利用這個原理製造光伏面板,利用光伏面板發電,就是光伏發電利用法。
利用森林修枝、農作物稈等廢棄物轉換成生物燃料或者燃燒發電屬於太陽能的生物利用法。

學科考量

研究太陽為什麼輻射出能量由物理學、天文學等學科研究。觀測太陽輻射到達地球大氣外多少能量、如何變化的職責由宇航部門承擔。
觀測各地的太陽總輻射是氣象觀測領域的一個部分,因此氣象部門承擔要承擔太陽能資源的普查工作。
太陽能熱水器的效率提高涉及熱力工程、材料工程、機械工程甚至電力工程等領域。
研究哪種半導體、以哪種形態對太陽輻射轉換為電能的效率最高,是半導體學科和材料科學領域。而以什麼樣的方式能夠低成本、高效率地實現光伏面板的大批量生產,是半導體製造工藝學的研究領域。
研究將廢棄植物轉化為生物燃料屬於生物工程和化學工程的領域。
可見,太陽能的利用涉及到科學技術的方方面面,一方面由於知識體系的龐大,另一方面也由於對可再生能源的渴求還沒有緊迫到威脅人類的生存,所以,《太陽能學》還未能形成單獨的學科。

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