太陽能簡介

太陽能（solar energy），是指太陽的熱輻射能（參見熱能傳播的三種方式：輻射），主要表現就是常說的太陽光線。在現代一般用作發電或者為熱水器提供能源。

自地球上生命誕生以來，就主要以太陽提供的熱輻射能生存，而自古人類也懂得以陽光曬干物件，并作為制作食物的方法，如制鹽和曬咸魚等。在化石燃料日趨減少的情況下，太陽能已成為人類使用能源的重要組成部分，并不斷得到發展。太陽能的利用有光熱轉換和光電轉換兩種方式，太陽能發電是一種新興的可再生能源。廣義上的太陽能也包括地球上的風能、化學能、水能等。

吸收太陽能的最好材料有哪些

1、無機半導體：單晶硅、多晶硅、二元和多元半導體等等；

2、有機分子：如富勒烯衍生物（PCBM）等；

3、有機-無機雜化材料：如鈣鈦礦等；

4、金屬配合物：如DSSC中用到的N719染料分子；

5、量子點：如CdS等。

太陽能選擇吸收膜

太陽能的能量密度較低，并且物體表面吸收的能量又會以一定形式輻射出來。針對于這些問題，在20世紀50年代，以色列物理學家Harry Z. Tabor，提出了太陽能光譜選擇性吸收膜層的概念。此后，世界各國對太陽能光譜選擇性吸收薄膜展開了大量的研究。現如今，從選擇膜的理論基礎研究到制備工藝，已經形成了完整的學術體系，成為太陽能熱利用技術領域的重要分支。今天，小編就簡單為大家介紹下太陽能選擇吸收涂層的原理，不當之處，請大家溫柔提醒。

在理解選擇吸收的原理之前，首先應明確幾個概念。

1、吸收率ε，指物體表面吸收的光能與光能總量之比。

2、發射率α，指物體輻射出射度與黑體輻射出射度之比。

3、輻射出射度：單位時間內離開輻射源表面一點處的面單元上的輻射能量除以該單元面積。

3、普朗克定律，該定律表示了黑體輻射出射度與波長及溫度的關系。

4、基爾霍夫定律，基爾霍夫根據嚴密的推導得出實際物體在一定溫度下對于一定波長的光，其吸收率等于發射率。

當光線照射到物體表面時，其能量將被分為三個部分，一部分被吸收（α），一部分被反射（γ），一部分透過物體發生透射（t），即α+γ+t=1。而被吸收的部分能量還會由于熱輻射向周圍環境中輻射熱量。

物體的熱輻射與物體的溫度以及輻射光的波長有關，下圖給出了太陽輻射出射度以及100℃及40℃下輻射出射度隨波長變化大的曲線。

太陽的表面溫度約為6000K，其輻射的能量主要集中在可見光及近紅外區，而我們生活中常見的物體，表面溫度大概在300K左右，其輻射的能量主要集中在紅外線區域。這也就是說物體表面所吸收的太陽光能，主要集中在可見光以及近紅外區，而物體表面所發射的能量則主要集中在紅外線區。實際物體的輻射出射度（可理解成其損失的光能）等于與其溫度相同的黑體輻射出射度與發射率的乘積。

那么如果我們能使用一種薄膜，使其對于可見光以及近紅外區域具有較高的吸收率（獲得較多的光能），并且對于紅外線區域的光吸收率為零，根據基爾霍夫定律ε=α，則其對于可紅外區域光的發射率為零（減少能量損失）。則這種薄膜能夠實現有效收集太陽能薄膜的目的。

這便是太陽能選擇性吸收薄膜的原理。

綜合以上，適合作為選擇吸收表面的材料大概有三類：

（1）在可見光及近紅外范圍內有較高的吸收，在紅外范圍是透明的。

（2）對可見光及近紅外范圍內有較高的吸收，在紅外范圍內有較高的反射。

（3）在可見光及近紅外區是透明的，在紅外范圍具有較高的反射率。

在自然界并不存在理想的選擇性吸收材料和表面，因此在制備選擇性吸收薄膜時通常采用多層膜結構，并將光學效應應用其中。在最外層利用減反射膜減少表面的反射損失，在里層利用薄膜的干涉效應和光學陷阱去增強表面的吸收效率，最內層采用紅外反射層，以減少紅外光的吸收。

太陽能板的簡單制作

第一步：制作氧化亞銅

首先切下一片電爐燒嘴大小的銅片。把手洗干凈，不要有任何的油脂或污漬。然后用肥皂或清潔劑洗銅片，不要留下任何油漬。再用砂紙打磨銅片，把所有的硫化物或表面腐蝕都去除。接著，把洗凈的干燥的銅片放在電爐上，把電爐調到最大功率。

隨著銅片的加熱，我們可以看到漂亮的氧化層的形成。橙色，紫色，紅色將會覆蓋銅片。

隨著銅片溫度的進一步升高，彩色被一層黑色的氧化銅取代。這并不是我們要的氧化物，隨后它將剝落，顯示出下面的五顏六色的氧化亞銅層。

當電爐變得熾熱，銅片上將覆蓋一層黑色的氧化銅。讓它繼續加熱半個小時，銅片表面的氧化銅層將變厚。這點很重要，厚的氧化銅層能夠很好地剝落，而薄的氧化銅層會緊貼在銅的表面。

半個小時后，關掉電爐。把銅片留在電爐上讓它慢慢降溫，如果你把它過快地冷卻，黑色的氧化物會粘住銅片。

隨著銅片冷卻，它逐漸收縮。黑色氧化銅也收縮，但它們以不同的速率收縮，這樣就使得黑色的氧化銅脫落。

當銅片的溫度降至室溫，大部分的黑色氧化銅都脫落了。在流動的水下面輕輕地擦洗銅片上小的黑斑。不要試圖用力地擦洗或彎曲銅片以去除所有的黑斑，這樣會破壞銅片表面的氧化亞銅。

第二步：組裝 切下另外一片銅片，大小與上一片一樣。輕輕地彎曲兩片銅片，使它們能嵌入塑料瓶且互不接觸。面向電爐的氧化亞銅層最好面向塑料瓶的外面，因為它的表面最光滑，最干凈。 夾上兩個彈簧夾，一個夾到新的銅片上，導線連到電流表的正極；一個夾到覆有氧化亞銅的銅片上，導線連到電流表的負極。 現在，將兩大湯匙鹽放入熱的自來水中攪拌，直到鹽全部溶解。然后仔細地將鹽水倒進塑料瓶，小心不要弄濕了彈簧夾。鹽水不必完全覆蓋銅片，你應該在水上留有至少2CM，這樣當你移動它的時候，水就不會弄濕彈簧夾。

第三步：發電

圖1顯示的是太陽能電池在陰影下。注意，此時電流表的讀數大概是6微安

圖2顯示的是太陽光下的太陽能電池。注意，電流表讀數已經跳至33微安，有時，它還能超過50微安。

以我們晶硅的電池來說吧，那就更簡單啦，都不用玻璃了，硅片就是襯底，去拿找硅片？沙子里其實就是二氧化硅了，不過你需要想辦法分離出來再提純到99.999999%以上。下面就是在硅片上做個pn結，再接上電極就好了，這里也需要一些小工具一個/或多個去損傷層和制絨的化學槽（實在沒有就找個燒杯做一下吧，注意控制時間和溫度，完全溶掉就不好了）；一臺擴散爐來摻雜（high efficiency emitter的擴散配方就不用擔心了，爐子公司會配工程師上門培訓）一臺PECVD來鍍件反射膜（這個有點麻煩了，會有些有毒氣體排放，要不還是找個透明膠貼在正面好了，記得1/4波長厚度才有減反效果）一臺絲網印刷機（配套鋁漿國產的就行，正面銀漿的話，iphone用戶就去買杜邦的漿料吧，用三星的就去買三星的漿料）最后還有燒結爐（還是買5個爐室的吧，反正前面的錢也都花了）正反面電極做好就可以放在太陽下拿萬用表測出電壓了，大功告成。