太陽能的未來是什么(Future of Solar Energy)？

在21世紀，太陽能已經成為日常生活的一部分。從太陽能加熱的游泳池到太陽能家庭，有許多例子證明了清潔、安全、可持續的太陽能的有效應用。隨著人們對燃燒化石燃料的影響越來越關注，而不可再生能源枯竭的可能性，太陽能的未...

在21世紀，太陽能已經成為日常生活的一部分。從太陽能加熱的游泳池到太陽能家庭，有許多例子證明了清潔、安全、可持續的太陽能的有效應用。隨著人們對燃燒化石燃料的影響越來越關注，而不可再生能源枯竭的可能性，太陽能的未來看起來是光明的。截至2013年，這項技術并非沒有問題，到目前為止，應用大多是相對較小的規模，但在這一領域正在進行大量的研究，并出現了一些非常有前景的發展

指向太陽的太陽能電池板陣列。利用太陽能太陽可能是可再生清潔能源的巨大來源。有人估計，在21世紀之交，太陽光所產生的能量是地球所用能量的1萬倍。然而，還有一些重大的技術挑戰在有效利用能源方面達成了共識。目前有許多不同的技術正在開發中，太陽能技術近年來取得了長足的進步太陽光可以簡單地用來加熱水，然后用它來為家庭提供集中供暖。或者，它也可以用來利用太陽能電池板上的光伏電池發電。第三種方法是將陽光集中在目標上產生熱量，這可以直接用于工業目的，或者提供電力。

太陽能建筑和家庭可以減輕電網的負擔太陽能電池板這些電池板依靠光電效應，當某些物質暴露在光下時，會產生一個小電流。光伏電池就是利用這種效應而建造的，太陽能電池板是由這些裝置的大陣列組成的，這些裝置可以接收盡可能多的陽光。它們一起可以產生大量的電能。盡管截至2013年，它們的效率相對較低，但它們的運行和維護成本通常非常低，而且可以非常有效地為家庭提供電力為了提高效率和用更便宜的材料制造電池，人們正在進行大量的研究，它能將太陽光轉化為電能，效率為14-16%。然而，許多替代品正在研究中。薄膜電池可以由多種材料制成盡管目前這些電池的效率低于標準的光伏電池，但它們重量輕、靈活、制造成本低廉。多結電池的效率可以達到43%以上。它們的結構使得電池的不同部分能夠在特定波長范圍內進行調節，以捕捉特定波長范圍內的陽光，而不是只有一個接收器另一個很有前途的領域是染料敏化太陽能電池（DSSC），它有時被稱為Gratzel電池，這是在上世紀90年代首次開發的，它使用染料來捕捉太陽能并產生電子流，這些電子流通過下面的液體電解質層補充。雖然生產成本可能較低，但效率只有12%左右，并且存在耐久性方面的問題，可能會影響商業用途。例如，液體在寒冷條件下會凍結，或在溫暖時會膨脹，研究人員已經開發出一種電池，用固體材料代替麻煩的液體電解質，為廉價耐用的太陽能電池板開辟了道路。除了開發更便宜、更高效的光伏電池外，太陽能未來的一個重要組成部分在于建造新建筑和對許多舊建筑進行改造。一些專家預測，大多數新建筑（如果不是全部的話）都會在屋頂安裝太陽能電池板。因為這些太陽能電池板也很容易安裝，許多老舊建筑可能會得到升級，以利用太陽能發電。專家和環保人士希望，政府將通過慷慨的稅收優惠、免稅和替代能源使用補助金，鼓勵綠色能源建筑在某些地區，屋頂上的太陽能電池板可以提供家庭所需的全部或大部分能源。然而，如果人們住在多層住宅中，屋頂空間的數量與房屋的數量相比是非常小的。如果要提供陽光的話，雖然小的、單獨的應用可以減輕電網的一些壓力城市和工業的電力需求，它的未來必須是大型太陽能發電站，利用太陽能光伏電池所面臨的最大問題是建造發電廠所需的空間。一個發電廠由數千個太陽能組成與目前安裝在替代能源住宅上的太陽能電池板不同。正因為如此，太陽能電池板需要一個持續陽光充足的區域和相當大的空間。目前，世界上最大的發電站之一占地面積超過10平方英里（16.9平方公里），發電量足以運行約200臺，一些專家建議，要為整個美國提供電力，每邊需要大約100英里（160.9公里）的區域，可能是在美國西南部沙漠氣候的某個地方。太陽能的替代品太陽能電池板還有許多其他的大規模利用太陽能的可能性。例如，聚光太陽能發電（CSP）技術。這些技術不是直接發電，而是集中陽光來加熱水，提供蒸汽來驅動渦輪機，就像傳統的發電廠一樣發電它們可以由拋物面反射鏡陣列組成，這些拋物面鏡可以將陽光聚焦在裝滿液體的直線管上，也可以通過拋物面反射鏡來加熱驅動斯特林發動機的流體，從而為發電提供機械能另一個行之有效的系統是"電力塔"，在這個系統中，一組太陽跟蹤平面鏡將太陽的熱量聚焦在一個液體容器上，該容器用于為發電機提供蒸汽。許多工廠正在運行，產生10-20兆瓦的電能。未來的發電廠可能會提供200兆瓦。與太陽能的未來有關的一個令人鼓舞的趨勢是許多世界上最偉大的創新者正在選擇將他們的人才和資金集中在改進替代能源技術上。許多獎勵計劃——由世界各國政府資助——側重于經濟地、大規模地提供太陽能。在許多國家，公民因轉向"綠色"能源而獲得財政獎勵，盡管截至2013年，有許多令人鼓舞的跡象表明，各國政府正在認識到替代能源的必要性，并推動對太陽能的研究，但答案部分掌握在手中普通公民的選擇和支持將影響未來的趨勢通過安裝太陽能電池板，向從事替代能源研究的機構捐款，獲得相關學科的大學學位，并投票支持促進替代能源發展的措施，任何人都可以對太陽能的未來有發言權

太陽能在家庭中越來越普及。