太空中的太陽能也可利用起來發(fā)電

　　（2020-02-08）河南鄭州科技市場IT產品配送網-鄭州電腦手機測評中心

　　太陽讓生物生長，地殼變動將史前的生物遺體深埋至地下，千百萬年之后成為了煤和石油——它們是太陽能的遺跡。我們現在使用的能源中，除了核能、地熱和潮汐能與太陽關系不算太大之外，其他的能源都可以歸結到太陽上。

　　在最近的幾十年中，煤和石油這樣不可再生的化石能源的大量消耗和人們對環(huán)保的重視，讓可再生環(huán)保能源產業(yè)越來越受到人們的重視。既然大部分能源都來自太陽能，為什么不直接利用太陽能發(fā)電呢？

　　直接利用太陽能的方式有很多，小時候我們都用放大鏡聚焦陽光點燃過紙片，太陽能熱水器也早就開始成為屋頂上的一景。傳說阿基米德用磨光的盾牌組織了一面巨大的反射鏡，點燃了敵人的木質戰(zhàn)船。雖然這一傳說并不算十分可信，然而最少證明了人們利用太陽能的努力早在公元前兩百年就已經開始。

　　當然，太陽能熱水器和太陽能發(fā)電并不是一回事。太陽能發(fā)熱是吸收或者聚焦太陽的輻射熱能，而太陽能發(fā)電利用的是陽光中光子攜帶的能量。這種光致發(fā)電的原理在十九世紀三十年代末被法國物理學家發(fā)現，幾十年后人們終于找到了合適的材料。最適合的是半導體材料，其中代表性的元素是硅——我們的信息時代完全建立在其上，現在看起來我們的電能也要靠它了。

　　現在我們把這種由光生電的現象稱為“光生伏特現象”，簡稱光伏。美國人在二十世紀七十年代開發(fā)出了光伏發(fā)電設備，然而成本和轉換率一直是這種技術的心頭之痛。數十美元一瓦的電力，只有那些沒有其他選擇的行業(yè)才有可能使用——例如給衛(wèi)星供電。航天行業(yè)這么做已經有快半個世紀了，但是在地面上，卻因為成本太高而無法大規(guī)模推廣。

　　現在我們的光伏發(fā)電設備，大概可以分為三類：單晶硅、多晶硅和薄膜電池。單晶硅是我們經常聽到的一個名詞，它是純度相當高的巨大硅晶體，現在的CPU和其他超大規(guī)模集成電路的基礎。將單晶硅切割成薄片，在上面制作出微小的電池單元，并且連接導體，就可以制成一塊直流光伏電池。現在單晶硅是轉換率最高的光伏設備，能量轉化率可以達到18%左右。多晶硅略差一些，平均在14%左右，而在基材上鍍了薄薄一層光伏材料的薄膜電池，轉換率幾乎達不到10%。

　　既然轉換率低，那么只能通過面積來彌補。光伏電站的占地面積巨大，地面的氣候環(huán)境還會對光伏電廠造成影響，云層、沙塵都是光伏電廠的生產風險。現在國內的兆瓦級光伏電廠每瓦電力成本應該在30元左右，其中地皮的成本就占了四分之一。

　　并不是每個國家擁有寬闊國土可以建立大面積光伏電廠的。有些國家打算另辟蹊徑，給太陽能發(fā)電找一個一勞永逸的方案。最近日本開始招標，打算花2萬億日元，建立一個太空發(fā)電站，以提供近三十萬戶人家所需要的電能。這是個長期項目，預計要持續(xù)到2030年，總投資折合成美金超過200億美元。

　　建立太空發(fā)電站不是什么新點子。早在1968年，美國航天工程師彼得?格拉澤就提出了空間太陽能發(fā)電的概念。他的設想和現在人們的計劃幾乎一模一樣，在大氣層外通過衛(wèi)星收集太陽能發(fā)電，然后通過微波將能量無線傳輸回地面，并且重新轉化成電能。

　　在上世紀七十年代末，美國宇航局和能源部對這類計劃進行了可行性研究，認為的確可行——除了成本以外。看起來這次日本打算接受這種代價高昂的方案了。十六家日本企業(yè)將作為這個項目的承包商，在2015年左右先發(fā)射一顆小型衛(wèi)星，如果可行的話，將在2030年左右把四分之一平方公里的光伏電池送上太空，讓其源源不斷地把一千兆瓦的電能傳回地球。

　　就目前來看，這將是歷史上最貴的電能。然而，新事物首次出現時，往往是效率低下的、笨重的以及成本高昂的。也許數十年之后，太空太陽能電力將成為我們使用的主要能源，人們會把火力發(fā)電當成一個古老的生僻名詞，就像我們很少意識到，僅僅在兩百年前，電只不過是一種博人一笑的小小魔術罷了。

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