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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全高点。”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斧神工的杰 作每天
2、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。按了 “1+1”果然等
3、于“2”一一能正常工作。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 在那一格的光斑贼亮，我相信其光强很大。再一想，就算给
4、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
5、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。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
6、反应速率这一点来 说在相同时间内完成更多工作量一一是值得考虑的。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
7、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。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，晚上再用一一电是无法储存的，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
8、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一一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！
