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1、我对太阳能利用的思考二（9）班 秦凡 辅导老师：石祚萍初中物理老师激情澎湃地对我们说：“谁能将太阳能利用率再提高几个百 分点，谁就站在能量利用的至高点。 ”他话音未落，报纸上传来消息，三结接收 器的转换效率提高至 41.1%老师刚刚才说目前太阳能效率只有 20%。 科技的发展日新月异，各国就新能源的研究展开激烈的竞赛；特别是太阳 能利用方面，稍不留神就远落后于他国，而落后是要挨打的！本文我会谈谈几 点我对太阳能利用的思考，大多是吃饭睡觉时的一闪灵光，虽然幼稚可笑，但 我想，要是中国 13 亿人每天冒出个新点子，中国智慧的年产量那是相当可观。 人类利用太阳能大概是受植物启发，我们的老师这大自然鬼
2、斧神工的 杰作每天不辞辛劳地将太阳能、水、二氧化碳生产成有机物和氧气，供世 界运作。既然认植物为老师，那他的每个优点都值得我们学习。 一 植物真正将光能转换为电能的中心色素只占少部分，而绝大多数色素用来 聚光，这是说，为了达到高效，你的原料要足够充足。足够充足！一块太阳能 板放在那儿，给它两倍三倍的光强，我想效率该会提高。 为了验证这显而易见的结果，我想到我的小计算器，聚光用凸透镜。 过程是这样的：阳光明媚的上午，我屁颠颠取来带光能板的计算器，凸透镜和 几片黑纸。光能板一共四格，我用黑纸遮住两格，显示屏就不显示数字了，然 后对着太阳，用凸透镜聚光，当亮光斑照在剩下两格时，显示屏上又显示出数 字
3、。按了“1+1”果然等于“2”能正常工作。分析一下，倘若计算器工作 需三份光能，正常阳光下每格仅照一份光能，四格见光，计算器活力十足，但 遮住两格就无法正常工作，然后用凸透镜聚光，使每格能照到 1.5 份光能两格 共照 3 份光能，这样又能正常工作了。然而，当我遮住 3 格，仅用一格见光， 再用凸透镜汇聚比刚才更小的亮斑（那叫一个刺眼） ，计算器并不给力，不像我 预想的那样显示数字“2” 。说明此时这一格没能吸收“3 份光能”导致供电不 足。 这着实让我吃了一惊，立刻做出猜想，刚才那个光斑所含光能不足 3 份， 要么就是一格光能板单位时间吸收光能达不到 3 份。我更编向于后者，因为后 来照在那
4、一格的光斑贼亮，我相信其光强很大。再一想，就算给它足够大的光 强，它也不可能达到 100%的转换效率，因此，一种光电转换材料有它的极限效 率（这有点像物理课现在学的，光电效应实验中光电子的最大初动能或遏制电 压与入射光的强度无关那样） 。但很明显，在正常光照下，光能板并没达到最大 效率。 我查阅了一下资料，聚光这一原理大多用在太阳能热电站上，用半圆弧面 镜等收集阳光，但那是用来聚集热量烧油发电的，我觉得普通太阳能电池 将太阳能转变为电能的在正常光照下并未达到最大效率，为何不在表面镀 上一层聚光但不发电，仅仅用来传递光能以增大单位面积所受光强的物质。用 凸透镜无法大面积聚光问题，但我想会有一种材
5、料其透光性很好，像由无数个 小凸透镜组成一样，能汇聚更多的光子。或者说借鉴半圆弧面镜，将太阳能接 收器改造成像蜂巢那样一个小圆凹槽，将小圆凹槽密密排列，以增大受光面积； 不一定像现在的单晶硅片那样光滑，像镜子一样反射阳光，那得损失多少光能。总之，我的第一个想法：对于无法再提高转换效率的接收器，我们可以提 高它周围环境的光强，通过使用聚光材料的方法或改进接收阳光的方式，使其 达到最大效率。 二 再回到植物老师这边，她多么强大，轻而易举有条不紊地进行复杂细密的 光合作用的工序，电子在工序中像流水一样畅快流动。我觉得光合反应中复杂 的反应其根本是电子的流动，而使反应如此迅速是因为有大量专一的酶。酶这
6、 种超高效的催化剂有雷人的效果，虽然不能称作提高效率，但就提高反应速率 这一点来说在相同时间内完成更多工作量是值得考虑的。 比如太阳能电池，那种带有储电功能的，一定涉及将电能转化为化学能的 过程，如果用上催化剂，光照相同的时间难道转换成的化学能不多一些？ 酶是蛋白质，而且到哪去找这种酶呢。这是另一个问题，我的看法是，以 现在的科技，有能力制造蛋白质，再通过生物技术大量生产。其次为什么要去 找呢，何不创造自然界本没有的酶？不知道现在有没有人分析过酶的结构、构 成和反应物之间的关系，至于分析过程嘛，可以用超级计算机完成。我的猜想 是既然一种反应能对应一种酶，那么应该存在着一种关系，使任何一种反应都
7、 通过这种关系都能得到有利于该反应的酶的结构和构成。我想倘若猜想正确， 那么世界一切反应都可以人为制造出该种酶，并且是与反应条件很适宜的，世 界岂不会变得更“快”？ 与植物体内相似，酶在液态环境中催化效率更高，不知道太阳能电池内部 构造，倘若重要反应部位内容物为液体或糊状，不知道效果怎么样。 我的第二个想法：在太阳能电池某些发生反应的部位渗入适量的酶。 三 植物光合作用是为了生存，她晚上怎么活呢。这又是一个神奇的设计，她 把光能固定下来，晚上再用电是无法储存的，太阳能晚上怎么发电呢。这 一点好像太阳能热电站已解决，就是把用太阳能加热的热盐一部分用来白天发 电，一部分储存起来晚上发电，这样白天再
8、将冷盐加热，形成新的热盐，如此 循环使用。而更具有发展前景的太阳能光电站却只能束手待毙，因为光伏发电， 只能靠蓄电池来储能。那我们能不能换个角度，太阳能为什么要用来直接发电 呢，或者说转变成其它各类的能量就像植物将其变为稳定的化学能那样。 植物里阳光能让水光解，我们能没有办法？将水分解为氧气和氢气这天下 最清洁的燃料，再运用于燃料电池之类的。 我的第三个想法：太阳能还可以运动到更广泛的空间，只要是将它固定成 有利于人类的能量的都应去研究一下。当然，还有很多想法，但到网上一查，嘿，早就运用到实践里了。听说中 国到 2050 年太阳能发电力争达全部电力的 20%，心里着实激动，中国强大了。 想想，日益扩大的沙漠（悲哀）其实也是资源，我国有大片荒地适合用来太阳 能发电，相信未来中国越来越干净。 但心里也有担忧： 一是，太阳能发电真正达到规模效益，还需多种因素努力，我觉得在大力 发展太阳能技术的同时，还得加快研究“人造太阳”核聚变发电，因为这是另 一种高效可靠的清洁能源，而听说美国的“人造太阳”已经大放光芒了。二是，未来高楼大厦全安装上光电板发电，效益是有了，但所造成的光污 染似乎是考虑一下，倘若用前面所说那种凹槽式的光电板， “粗糙”些，光污染 也许少些。毕竟天上的鸟儿不会习惯这种到处亮闪闪的世界。 不管怎么说，太阳的时代即将来临！
