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1、An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院太阳能利用技术授课教师：曹佰来An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院 要求学生记好笔记、理解每节课所讲述的内 容 按时完成作业 上课不得迟到、早退、玩手机等 如果达不到上述要求，则会受到不允许参加 考试、得不到加分等处罚课程要求An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院 课程成绩的评定项目名称分数态 度15%（二次以下的缺课） 上课表现15% 作 业10% 期末考试60An Hui University of Architectu
2、re安徽建筑工业学院 考试形式形式分值备 注论文40完成一篇应用性论文测试60课堂测试An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院 课程的目的 培养学生对能源重要性的认识，了解不可再生能源的储存 量及开采状况和可再生能源的发展状况； 了解各种太阳能利用技术基本知识；（知识） 了解各种太阳能利用技术原理及实际应用；（技能） 熟悉太阳能电池的制造工艺的原理、特点、及发展趋势 了解目前太阳能产业市场现状及未来发展趋势；（其它）An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院第一章、太阳能的基本知识太阳的基本结构 太阳是一个由炽热
3、气体构成的球体，主 要组成是氢和氦，其中氢占80%，氦占19% 。 。 An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院太阳能来源太阳能是指太阳内部进行着由氢聚变成氦的 原子核反应，不停地释放出巨大的能量，不断地 向宇宙空间辐射能量。太阳内部的这种核聚变反应可以维持很长时 间，据估计约有几十亿至几百亿年，相对于人类 的有限生存时间而言，太阳能可以说是取之不尽 ，用之不竭的。 An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院太阳常数太阳常数指在太阳地球间平均距离外，在地 球大气层以上垂直于太阳光线的平面上，单位面 积，单位时间内
4、的太阳辐射能的数值，该数值是 个常数，一般取1367瓦/平方米。（4920千焦/平 方米.时）。 由于通过地球外大气层吸收反射，太阳光到 达地面的辐射强度大大降低An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院太阳辐射能和到达地球的太阳能 整个太阳每秒钟释放出来的能量是无比巨大 的，高达3.82610的33次方尔格或37.310的6次 方兆焦，相当于每秒钟燃烧1.28亿吨标准煤所放 出的能量。太阳辐射到达地球陆地表面的能量，大约为 17万亿千瓦，仅占到达地球大气外层表面总辐射 量的10%。即使这样，它也相当目前全世界一年 内能源总消耗量的3.5万倍。 An H
5、ui University of Architecture安徽建筑工业学院我国的太阳能资源 我国太阳能资源十分丰富，全国有2/3 以上的地区，年辐照总量大于502万千焦/平 方米，年日照时数在2000小时以上。 An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院 太阳能的特点太阳能是最重要的基本能源，生物质能、风 能、潮汐能、水能等都来自太阳能。地球轨道上的平均太阳辐射强度为1367kw/平 方米。地球赤道的周长为40000km，从而可计算 出，地球获得的能量可达173,000TW。在海平面 上的标准峰值强度为1kw/平方米，地球表面某一 点24h的年平均辐射强
6、度为0.20kw/平方米，相当 于有102,000TW 的能量，人类依赖这些能量维持 生存，其中包括所有其他形式的可再生能源（地 热能资源除外）虽然太阳能资源总量相当于现在 人类所利用的能源的一万多倍。An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院太阳能的优点：第一，太阳能是人类可以利用的最丰富的能 源，总量很大，据估计，在过去漫长的11亿年中 ，太阳消耗了它本身能量的2%，可以说是取之不 尽，用之不竭。我国陆地表面每年接受的太阳能 就相当于1700亿吨标准煤。第二，地球上，无论何处都有太阳能，可以 就地开发利用，不存在运输问题，尤其对交通不 发达的农村、海
7、岛和边远地区更具有利用的价值 。第三，太阳能是一种洁净的能源，在开发和 利用时，不会产生废渣、废水、废气，也没有噪 音，更不会影响生态平衡。An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院太阳能的缺点：第一、太阳能十分分散，能流密度较低，到 达地面的太阳能每平方米只有1000瓦左右。往往 需要相当大的采光集热面才能满足使用要求，从 而使装置地面积大，用料多，成本增加。 第二、大气影响较大，给使用带来不少困难 。 第三、太阳能具有不稳定性：地面上太阳能 还受季节、昼夜、气候等影响，时阴时晴，时强 时弱。An Hui University of Architect
8、ure安徽建筑工业学院太阳能的利用太阳能开发利用是当今国际上一大热点，经 过最近20多年的努力，太阳能技术有了长足进步 ，太阳能利用领域已由生活热水，建筑采暖等扩 展到太阳能发电，工农业生产许多部门，人们已 经强烈意识到，一个广泛利用太阳能和可再生能 源的新时代太阳能时代即将来到。 An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院 根据太阳能的特点，太阳能的利用首先必须 解决以下四个基本技术问题，才能有效地加以利 用。1、太阳能采集2、太阳能转换 3、太阳能贮存 4、太阳能输运 An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院
9、太阳能利用的技术领域 人类直接利用太阳能有三大技术领域，即：光电转换：晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能 电池等。光热转换：热水器、开水器、干燥器，采暖 和制冷，温室与太阳房，太阳灶和高温炉，海水 淡化装置、水泵、热力发电装置及太阳能医疗器 具等。光化学转换：植物光合作用。储能技术：海潮。 An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院第二章、光伏发电太阳能电池是利用光电转换原理使太阳 的辐射光通过半导体物质转变为电能的一 种器件，这种光电转换过程通常叫做“光生 伏打效应”，因此太阳能电池又称为“光伏电 池”， An Hui University of Archi
10、tecture安徽建筑工业学院An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院教你制作染料敏化太阳电池An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院Lets go!Lets go!染料敏化太阳电池作为新型的绿 色能源，您一定非常感兴趣吧？那么 你是不是想自己动手制作一块自己的 太阳能池呢？其实，做电池并不难， 那就我们一起制作电池吧！An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院第一步：二氧化钛膜的制备 第二步：利用天然染料把二氧化钛膜着色第三步：制作反电极第四步：组装电池 第五步：注入电
11、解质染料敏化太阳电池的制作主要分为五个步骤：An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院第一步：二氧化钛膜的制备 二氧化钛的制备有两种方法：一种方法是：称取适量二氧化钛粉(Degussa P25) 放入研钵中，一边研磨，一边逐渐加入硝酸 或乙酸(pH 值为3-4) ，研磨均匀。另一种方法是：取适量二氧化钛粉，加入乙 酰丙酮水溶液，然后边研磨边逐渐加入水使之研 磨均匀。An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院二 氧 化 钛 浆 料 制 备An Hui University of Architecture安徽建筑工业学
12、院取一定面积的导电玻璃，用万用表来检测判断其导电面。用透明胶带盖住电极的四边，其中3边约盖住1-2mm宽，而第四边约盖4-5mm宽。 胶带的大部分与桌面相粘，有利于保护玻璃不动，这样形成一个约40-50m 深的沟，用于涂敷二氧化钛。在上面几滴TiO2溶液，然后用玻璃棒徐徐地滚动，使其涂敷均匀。An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院二 氧 化 钛 涂 敷An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院待二氧化钛薄膜自然凉干后，再撕去胶带，放入炉中，在450下保温半小时。可选用电热枪或管式炉，也可用酒精灯或天然气灯在有支
13、撑下加热10min。然后让其自然冷却至室温，储存备用。 烧结后得到二氧化钛膜。其类似于类囊体膜，呈多孔状，多孔膜有利于吸收太阳光和收集电子。An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院用 酒 精 灯 烤 干An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院第二步：利用天然染料把二氧化钛膜着色 在新鲜的或冰冻的黑莓、山莓和石榴籽上滴 3-4滴水，再进行挤压、过滤，即可得到我们所需 要的初始染料溶液；也可以把TiO2 膜直接放在已 滴过水并挤压过的浆果上，或在室温下把TiO2膜 浸泡在红茶(木槿属植物) 溶液中。有些水果和叶子也
14、可以用于着色。如果着色后的电极不立即用 ，必须把它存放在丙酮和脱植基的叶绿素混合溶 液中。An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院二 氧 化 钛 薄 膜 着 色An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院第三步：制作反电极电池既需要光阳极，又要一个对电极才能工作。对电极又叫反电极。 取与正电极相同大小的导电玻璃，利用万用表判断玻璃的导电面（利用手指也可以作出判断， 导电面较为粗糙）。把非导电面标上+，然后石墨棒或软铅笔在整个反电极的导电面上涂上一层碳膜。这层碳膜 主要对I-和I3-起催化剂的作用。整个面无需掩盖和贴
15、胶带。因而整个面都可以涂上一层催化剂。可以通过把碳膜在 450下烧结几分钟来延长电极的使用寿命。电极必须用乙醇清洗，并烘干。也可以利用化学方法沉积一层通明的、致密的铂层来代替碳层作为反电极。An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院反 电 极 制 备An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院第四步：组装电池小心地把着色后的电极从溶液中取出，并用水清洗。烘干之前再用乙醇或异丙醇清洗一下，以 确保将着色后的多孔TiO2膜中的水份除去。把烘干后的电极的着色膜面朝上放在桌上，再把涂有催化剂的反电极放在上面，把两片玻璃稍微错开，以便 于利用未涂有TiO2的电极部分和反电极作为电池的测试用。An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院电 池 的 封 装An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院第五步：注入电解质用两个夹子把电池夹住，再滴入两滴含碘和碘离子的电解质溶液，由于毛细管原理，电解质很快在两个电极间均匀扩散。An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院电 解 质 的 注 入An Hui University of Architecture安徽建筑工业学院恭喜你 染料敏化太阳电池制作成功了！
