近代太陽能利用歷史可以從1615年法國工程師所羅門·德·考克斯在世界上發明第一臺太陽能驅動的發動機算起。該發明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹作功而抽水的機器。在1615年-1900年之間，世界上又研製成多臺太陽能動力裝置和一些其它太陽能裝置。這些動力裝置幾乎全部採用聚光方式採集Sunny，發動機功率不大，工質主要是水蒸汽，價格昂貴，實用價值不大，大部分為太陽能愛好者個人研究製造。20世紀的100年間，太陽能科技發展歷史大體可分為七個階段，下面分別予以介紹。1.1第一階段1900-1920在這一階段，世界上太陽能研究的重點仍是太陽能動力裝置，但採用的聚光方式多樣化，且開始採用平板集熱器和低沸點工質，裝置逐漸擴大，最大輸出功率達73.64kW，實用目的比較明確，造價仍然很高。建造的典型裝置有:1901年，在美國加州建成一臺太陽能抽水裝置，採用截頭圓錐聚光器，功率:7.36kW;1902-1908年，在美國建造了五套雙迴圈太陽能發動機，採用平板集熱器和低沸點工質;1913年，在埃及開羅以南建成一臺由5個拋物槽鏡組成的太陽能水泵，每個長62.5m，寬4m，總採光面積達1250m2。1.2第二階段(1920-1945)在這20多年中，太陽能研究工作處於低潮，參加研究工作的人數和研究專案大為減少，其原因與礦物燃料的大量開發利用和發生第二次世界大戰(1935-1945)有關，而太陽能又不能解決當時對能源的急需，因此使太陽能研究工作逐漸受到冷落。1.3第三階段(1945-1965)在第二次世界大戰結束後的20年中，一些有遠見的人士已經注意到石油和天然氣資源正在迅速減少，呼籲人們重視這一問題，從而逐漸推動了太陽能研究工作的恢復和開展，並且成立太陽能學術組織，舉辦學術交流和展覽會，再次興起太陽能研究熱潮。在這一階段，太陽能研究工作取得一些重大進展，比較突出的有:1955年，以色列泰伯等在第一次國際太陽熱科學會議上提出選擇性塗層的基礎理論，並研製成實用的黑鎳等選擇性塗層，為高效集熱器的發展創造了條件;1954年，美國貝爾實驗室研製成實用型矽太陽電池，為光伏發電大規模應用奠定了基礎。此外，在這一階段裡還有其它一些重要成果，比較突出的有:1952年，法國國家研究中心在比利牛斯山東部建成一座功率為50kW的太陽爐。1960年，在美國佛羅里達建成世界上第一套用平板集熱器供熱的氨-水吸收式空調系統，製冷能力為5冷噸。1961年，一臺帶有石英窗的斯特林發動機問世。在這一階段裡，加強了太陽能基礎理論和基礎材料的研究，取得了如太陽選擇性塗層和矽太陽電池等技術上的重大突破。平板集熱器有了很大的發展，技術上逐漸成熟。太陽能吸收式空調的研究取得進展，建成一批實驗性太陽房。對難度較大的斯特林發動機和塔式太陽能熱發電技術進行了初步研究。1.4第四階段門(1965-1973)這一階段，太陽能的研究工作停滯不前，主要原因是太陽能利用技術處於成長階段，尚不成熟，並且投資大，效果不理想，難以與常規能源競爭，因而得不到公眾、企業和政府的重視和支援。1.5第五階段(1973-1980)自從石油在世界能源結構中擔當主角之後，石油就成了左右經濟和決定一個國家生死存亡、發展和衰退的關鍵因素，1973年10月爆發中東戰爭，石油輸出國組織採取石油減產、提價等辦法，支援中東人民的鬥爭，維護本國的利益。其結果是使那些依靠從中東地區大量進口廉價石油的國家，在經濟上遭到沉重打擊。於是，西方一些人驚呼:世界發生了“能源危機”(有的稱“石油危機”)。這次“危機”在客觀上使人們認識到:現有的能源結構必須徹底改變，應加速向未來能源結構過渡。從而使許多國家，尤其是工業發達國家，重新加強了對太陽能及其它可再生能源技術發展的支援，在世界上再次興起了開發利用太陽能熱潮。1973年，美國製定了政府級Sunny發電計劃，太陽能研究經費大幅度增長，並且成立太陽能開發銀行，促進太陽能產品的商業化。日本在1974年公佈了政府制定的“Sunny計劃”，其中太陽能的研究開發專案有:太陽房、工業太陽能系統、太陽熱發電、太陽電他生產系統、分散型和大型光伏發電系統等。為實施這一計劃，日本政府投入了大量人力、物力和財力。70年代初世界上出現的開發利用太陽能熱潮，對中國也產生了巨大影響。一些有遠見的科技人員，紛紛投身太陽能事業，積極向政府有關部門提建議，出書辦刊，介紹國際上太陽能利用動態;在農村推廣應用太陽灶，在城市研製開發太陽熱水器，空間用的太陽電池開始在地面應用……。1975年，在河南安陽召開“全國第一次太陽能利用工作經驗交流大會”，進一步推動了中國太陽能事業的發展。這次會議之後，太陽能研究和推廣工作納入了中國政府計劃，獲得了專項經費和物資支援。一些大學和科研院所，紛紛設立太陽能課題組和研究室，有的地方開始籌建太陽能研究所。當時，中國也興起了開發利用太陽能的熱潮。這一時期，太陽能開發利用工作處於前所未有的大發展時期，具有以下特點:(1)各國加強了太陽能研究工作的計劃性，不少國家制定了近期和遠期Sunny計劃。開發利用太陽能成為政府行為，支援力度大大加強。國際間的合作十分活躍，一些第三世界國家開始積極參與太陽能開發利用工作。(2)研究領域不斷擴大，研究工作日益深入，取得一批較大成果，如CPC、真空集熱管、非晶矽太陽電池、光解水制氫、太陽能熱發電等。(3)各國制定的太陽能發展計劃，普遍存在要求過高、過急問題，對實施過程中的困難估計不足，希望在較短的時間內取代礦物能源，實現大規模利用太陽能。例如，美國曾計劃在1985年建造一座小型太陽能示範衛星電站，1995年建成一座500萬kW空間太陽能電站。事實上，這一計劃後來進行了調整，至今空間太陽能電站還未升空。(4)太陽熱水器、太陽電他等產品開始實現商業化，太陽能產業初步建立，但規模較小，經濟效益尚不理想1.6第六階段(1980-1992)70年代興起的開發利用太陽能熱潮，進入80年代後不久開始落潮，逐漸進入低谷。世界上許多國家相繼大幅度削減太陽能研究經費，其中美國最為突出。導致這種現象的主要原因是:世界石油價格大幅度回落，而太陽能產品價格居高不下，缺乏競爭力;太陽能技術沒有重大突破，提高效率和降低成本的目標沒有實現，以致動搖了一些人開發利用太陽能的信心;核電發展較快，對太陽能的發展起到了一定的抑制作用。受80年代國際上太陽能低落的影響，中國太陽能研究工作也受到一定程度的削弱，有人甚至提出:太陽能利用投資大、效果差、貯能難、佔地廣，認為太陽能是未來能源，主張外國研究成功後中國引進技術。雖然，持這種觀點的人是少數，但十分有害，對中國太陽能事業的發展造成不良影響。這一階段，雖然太陽能開發研究經費大幅度削減，但研究工作並未中斷，有的專案還進展較大，而且促使人們認真地去審視以往的計劃和制定的目標，調整研究工作重點，爭取以較少的投入取得較大的成果。1.7第七階段(1992-至今)由於大量燃燒礦物能源，造成了全球性的環境汙染和生態破壞，對人類的生存和發展構成威脅。在這樣背景下，1992年聯合國在巴西召開“世界環境與發展大會”，會議通過了《里約熱內盧環境與發展宣言》，《2I世紀議程》和《聯合國氣候變化框架公約》等一系列重要檔案，把環境與發展納入統一的框架，確立了可持續發展的模式。這次會議之後，世界各國加強了清潔能源技術的開發，將利用太陽能與環境保護結合在一起，使太陽能利用工作走出低谷，逐漸得到加強。世界環發大會之後，中國政府對環境與發展十分重視，提出10條對策和措施，明確要“因地制宜地開發和推廣太陽能、風能、地熱能、潮汐能、生物質能等清潔能源”，制定了《中國21世紀議程》，進一步明確了太陽能重點發展專案。1995年國家計委、國家科委和國家經貿委制定了《新能源和可再生能源發展綱要》(1996-2010)，明確提出中國在1996-2010年新能源和可再生能源的發展目標、任務以及相應的對策和措施。這些檔案的制定和實施，對進一步推動中國太陽能事業發揮了重要作用。1996年，聯合國在辛巴維（威）召開“世界太陽能高峰會議”，會後發表了《哈拉雷太陽能與持續發展宣言)}，會上討論了《世界太陽能10年行動計劃》(1996-2005)，《國際太陽能公約》，《世界太陽能戰略規劃》等重要檔案。這次會議進一步表明了聯合國和世界各國對開發太陽能的堅定決心，要求全球共同行動，廣泛利用太陽能。1992年以後，世界太陽能利用又進入一個發展期，其特點是:太陽能利用與世界可持續發展和環境保護緊密結合，全球共同行動，為實現世界太陽能發展戰略而努力;太陽能發展目標明確，重點突出，措施得力，有利於克服以往忽冷忽熱、過熱過急的弊端，保證太陽能事業的長期發展;在加大太陽能研究開發力度的同時，注意科技成果轉化為生產力，發展太陽能產業，加速商業化程序，擴大太陽能利用領域和規模，經濟效益逐漸提高;國際太陽能領域的合作空前活躍，規模擴大，效果明顯。透過以上回顧可知，在本世紀100年間太陽能發展道路並不平坦，一般每次高潮期後都會出現低潮期，處於低潮的時間大約有45年。太陽能利用的發展歷程與煤、石油、核能完全不同，人們對其認識差別大，反覆多，發展時間長。這一方面說明太陽能開發難度大，短時間內很難實現大規模利用;另一方面也說明太陽能利用還受礦物能源供應，政治和戰爭等因素的影響，發展道路比較曲折。儘管如此，從總體來看，20世紀取得的太陽能科技進步仍比以往任何一個世紀都大。2太陽能科技進步太陽能利用涉及的技術問題很多，但根據太陽能的特點，具有共性的技術主要有四項，即太陽能採集、太陽能轉換、太陽能貯存和太陽能傳輸，將這些技術與其它相關技術結合在一起，便能進行太陽能的實際利用。2.1太陽能採集太陽輻射的能流密度低，在利用太陽能時為了獲得足夠的能量，或者為了提高溫度，必須採用一定的技術和裝置(集熱器)，對太陽能進行採集。集熱器按是否聚光，可以劃分為聚光集熱器和非聚光集熱器兩大類。非聚光集熱器(平板集熱器，真空管集熱器)能夠利用太陽輻射中的直射輻射和散射輻射，集熱溫度較低;聚光集熱器能將Sunny會聚在面積較小的吸熱面上，可獲得較高溫度，但只能利用直射輻射，且需要跟蹤太陽。2.1.1平板集熱器歷史上早期出現的太陽能裝置，主要為太陽能動力裝置，大部分採用聚光集熱器，只有少數採用平板集熱器。平板集熱器是在17世紀後期發明的，但直至1960年以後才真正進行深入研究和規模化應用。在太陽能低溫利用領域，平板集熱器的技術經濟效能遠比聚光集熱器好。為了提高效率，降低成本，或者為了滿足特定的使用要求，開發研製了許多種平板集熱器:按工質劃分有空氣集熱器和液體集熱器，目前大量使用的是液體集熱器;按吸熱板芯材料劃分有鋼板鐵管、全銅、全鋁、銅鋁複合、不鏽鋼、塑膠及其它非金屬集熱器等;按結構劃分有管板式、扁盒式、管翅式、熱管翅片式、蛇形管式集熱器，還有帶平面反射鏡集熱器和逆平板集熱器等;按蓋板劃分有單層或多層玻璃、玻璃鋼或高分子透明材料、透明隔熱材料集熱器等。目前，國內外使用比較普遍的是全銅集熱器和銅鋁複合集熱器。銅翅和銅管的結合，國外一般採用高頻焊，國內以往採用介質焊，199S年中國也開發成功全銅高頻焊集熱器。1937年從加拿大引進銅鋁複合生產線，透過消化吸收，現在國內已建成十幾條銅鋁複合生產線。為了減少集熱器的熱損失，可以採用中空玻璃、聚碳酸酯Sunny板以及透明蜂窩等作為蓋板材料，但這些材料價格較高，一時難以推廣應用。2.1.2真空管集熱器為了減少平板集熱器的熱損，提高集熱溫度，國際上70年代研製成功真空集熱管，其吸熱體被封閉在高真空的玻璃真空管內，大大提高了熱效能。將若干支真空集熱管組裝在一起，即構成真空管集熱器，為了增加太Sunny的採集量，有的在真空集熱管的背部還加裝了反光板。真空集熱管大體可分為全玻璃真空集熱管，玻璃七型管真空集熱管，玻璃。金屬熱管真空集熱管，直通式真空集熱管和貯熱式真空集熱管。最近，中國還研製成全玻璃熱管真空集熱管和新型全玻璃直通式真空集熱管。中國自1978年從美國引進全玻璃真空集熱管的樣管以來，經20多年的努力，中國已經建立了擁有自主智慧財產權的現代化全玻璃真空集熱管的產業，用於生產集熱管的磁控濺射鍍膜機在百臺以上，產品質量達世界先進水平，產量雄居世界首位。中國自80年代中期開始研製熱管真空集熱管，經過十幾年的努力，攻克了熱壓封等許多技術難關，建立了擁有全部智慧財產權的熱管真空管生產基地，產品質量達到世界先進水平，生產能力居世界首位。目前，直通式真空集熱管生產線正在加緊進行建設，產品即將投放市場。2。1.3聚光集熱器聚光集熱器主要由聚光器、吸收器和跟蹤系統三大部分組成。按照聚光原理區分，聚光集熱器基本可分為反射聚光和折射聚光兩大類，每一類中按照聚光器的不同又可分為若干種。為了滿足太陽能利用的要求，簡化跟蹤機構，提高可靠性，降低成本，在本世紀研製開發的聚光集熱器品種很多，但推廣應用的數量遠比平板集熱器少，商業化程度也低。在反射式聚光集熱器中應用較多的是旋轉拋物面鏡聚光集熱器(點聚焦)和槽形拋物面鏡聚光集熱器(線聚焦)。前者可以獲得高溫，但要進行二維跟蹤;後者可以獲得中溫，只要進行一維跟蹤。這兩種聚光集熱器在本世紀初就有應用，幾十年來進行了許多改進，如提高反射面加工精度，研製高反射材料，開發高可靠性跟蹤機構等，現在這兩種拋物面鏡聚光集熱器完全能滿足各種中、高溫太陽能利用的要求，但由於造價高，限制了它們的廣泛應用。70年代，國際上出現一種“複合拋物面鏡聚光集熱器”(CPC)，它由二片槽形拋物面反射鏡組成，不需要跟蹤太陽，最多隻需要隨季節作稍許調整，便可聚光，獲得較高的溫度。其聚光比一般在10以下，當聚光比在3以下時可以固定安裝，不作調整。當時，不少人對CPC評價很高，甚至認為是太陽能熱利用技術的一次重大突破，預言將得到廣泛應用。但幾十年過去了，CPC仍只是在少數示範工程中得到應用，並沒有象平板集熱器和真空管集熱器那樣大量使用。中國不少單位在七八十年代曾對CPC進行過研製，也有少量應用，但現在基本都已停用。其它反射式聚光器還有圓錐反射鏡、球面反射鏡、條形反射鏡、鬥式槽形反射鏡、平面。拋物面鏡聚光器等。此外，還有一種應用在塔式太陽能發電站的聚光鏡--定日鏡。定日鏡由許多平面反射鏡或曲面反射鏡組成，在計算機控制下這些反射鏡將Sunny都反射至同一吸收器上，吸收器可以達到很高的溫度，獲得很大的能量。利用光的折射原理可以製成折射式聚光器，歷史上曾有人在法國巴黎用二塊透鏡聚集Sunny進行熔化金屬的表演。有人利用一組透鏡並輔以平面鏡組裝成太陽能高溫爐。顯然，玻璃透鏡比較重，製造工藝複雜，造價高，很難做得很大。所以，折射式聚光器長期沒有什麼發展。70年代，國際上有人研製大型菲涅耳透鏡，試圖用於製作太陽能聚光集熱器。菲涅耳透鏡是平面化的聚光鏡，重量輕，價格比較低，也有點聚焦和線聚焦之分，一般由有機玻璃或其它透明塑膠製成，也有用玻璃製作的，主要用於聚光太陽電池發電系統。中國從70年代直至90年代，對用於太陽能裝置的菲涅耳透鏡開展了研製。有人採用模壓方法加工大面積的柔性透明塑膠菲涅耳透鏡，也有人採用組合成型刀具加工直徑1.5m的點聚焦菲涅耳透鏡，結果都不大理想。近來，有人採用模壓方法加工線性玻璃菲涅耳透鏡，但精度不夠，尚需提高。還有兩種利用全反射原理設計的新型太陽能聚光器，雖然尚未獲得實際應用，但具有一定啟發性。一種是光導纖維聚光器，它由光導纖維透鏡和與之相連的光導纖維組成，Sunny透過光纖透鏡聚焦後由光纖傳至使用處。另一種是熒光聚光器，它實際上是一種新增熒光色素的透明板(一般為有機玻璃)，可吸收太Sunny中與熒光吸收帶波長一致的部分，然後以比吸收帶波長更長的發射帶波長放出熒光。放出的熒光由於板和周圍介質的差異，而在板內以全反射的方式導向平板的邊緣面，其聚光比取決於平板面積和邊緣面積之比，很容易達到10一100，這種平板對不同方向的入射光都能吸收，也能吸收散射光，不需要跟蹤太陽。2.2太陽能轉換太陽能是一種輻射能，具有即時性，必須即時轉換成其它形式能量才能利用和貯存。將太陽能轉換成不同形式的能量需要不同的能量轉換器，集熱器透過吸收面可以將太陽能轉換成熱能，利用光伏效應太陽電池可以將太陽能轉換成電能，透過光合作用植物可以將太陽能轉換成生物質能，等等。原則上，太陽能可以直接或間接轉換成任何形式的能量，但轉換次數越多，最終太陽能轉換的效率便越低。2.2.1太陽能-熱能轉換黑色吸收面吸收太陽輻射，可以將太陽能轉換成熱能，其吸收效能好，但輻射熱損失大，所以黑色吸收面不是理想的太陽能吸收面。選擇性吸收面具有高的太陽吸收比和低的發射比，吸收太陽輻射的效能好，且輻射熱損失小，是比較理想的太陽能吸收面。這種吸收面由選擇性吸收材料製成，簡稱為選擇性塗層。它是在本世紀40年代提出的，1955年達到實用要求，70年代以後研製成許多新型選擇性塗層並進行批次生產和推廣應用，目前已研製成上百種選擇性塗層。中國自70年代開始研製選擇性塗層，取得了許多成果，並在太陽集熱器上廣泛使用，效果十分顯著。2.2.2太陽能一電能轉換電能是一種高品位能量，利用、傳輸和分配都比較方便。將太陽能轉換為電能是大規模利用太陽能的重要技術基礎，世界各國都十分重視，其轉換途徑很多，有光電直接轉換，有光熱電間接轉換等。這裡重點介紹光電直接轉換器件--太陽電池。世界上，1941年出現有關矽太陽電池報道，1954年研製成效率達6%的單晶矽太陽電池，1958年太陽電池應用於衛星供電。在70年代以前，由於太陽電池效率低，售價昂貴，主要應用在空間。70年代以後，對太陽電池材料、結構和工藝進行了廣泛研究，在提高效率和降低成本方面取得較大進展，地面應用規模逐漸擴大，但從大規模利用太陽能而言，與常規發電相比，成本仍然大高。目前，世界上太陽電他的實驗室效率最高水平為:單晶矽電池24%(4cm2)，多晶矽電池18。6%(4cm2)，InGaP/GaAs雙結電池30.28%(AM1)，非晶矽電池14.5%(初始)、12.8(穩定)，碲化鎬電池15.8%，矽帶電池14.6%，二氧化鈦有機奈米電池10.96%。中國於1958年開始太陽電他的研究，40多年來取得不少成果。目前，中國太陽電他的實驗室效率最高水平為:單晶矽電池20.4%(2cm×2cm)，多晶矽電池14.5%(2cm×2cm)、12%(10cm×10cm)，GaAs電池20.1%(lcm×cm)，GaAs/Ge電池19.5%(AM0)，CulnSe電池9%(lcm×1cm)，多晶矽薄膜電池13.6%(lcm×1cm，非活性矽襯底)，非晶矽電池8.6%(10cm×10cm)、7.9%(20cm×20cm)、6.2%(30cm×30cm)，二氧化鈦奈米有機電池10%(1cm×1cm)。2.2.3太陽能一氫能轉換氫能是一·種高品位能源。太陽能可以透過分解水或其它途徑轉換成氫能，即太陽能制氫，其主要方法如下:(1)太陽能電解水制氫電解水制氫是目前應用較廣且比較成熟的方法，效率較高(75%-85%)，但耗電大，用常規電制氫，從能量利用而言得不償失。所以，只有當太陽能發電的成本大幅度下降後，才能實現大規模電解水制氫。(2)太陽能熱分解水制氫將水或水蒸汽加熱到3000K以上，水中的氫和氧便能分解。這種方法制氫效率高，但需要高倍聚光器才能獲得如此高的溫度，一般不採用這種方法制氫。(3)太陽能熱化學迴圈制氫為了降低太陽能直接熱分解水制氫要求的高溫，發展了一種熱化學迴圈制氫方法，即在水中加入一種或幾種中間物，然後加熱到較低溫度，經歷不同的反應階段，最終將水分解成氫和氧，而中間物不消耗，可迴圈使用。熱化學迴圈分解的溫度大致為900-1200K，這是普通旋轉拋物面鏡聚光器比較容易達到的溫度，其分解水的效率在17.5%-75.5%。存在的主要問題是中間物的還原，即使按99.9%-99.99%還原，也還要作0.1%-0.01%的補充，這將影響氫的價格，並造成環境汙染。(4)太陽能光化學分解水制氫這一制氫過程與上述熱化學迴圈制氫有相似之處，在水中新增某種光敏物質作催化劑，增加對Sunny中長波光能的吸收，利用光化學反應制氫。日本有人利用碘對光的敏感性，設計了一套包括光化學、熱電反應的綜合制氫流程，每小時可產氫97升，效率達10%左右。(5)太陽能光電化學電池分解水制氫1972年，日本本多健一等人利用n型二氧化鈦半導體電極作陽極，而以鉑黑作陰極，製成太陽能光電化學電池，在太Sunny照射下，陰極產生氫氣，陽極產生氧氣，兩電極用導線連線便有電流透過，即光電化學電池在太Sunny的照射下同時實現了分解水制氫、製氧和獲得電能。這一實驗結果引起世界各國科學家高度重視，認為是太陽能技術上的一次突破。但是，光電化學電他制氫效率很低，僅0.4%，只能吸收太Sunny中的紫外光和近紫外光，且電極易受腐蝕，效能不穩定，所以至今尚未達到實用要求。(6)太Sunny絡合催化分解水制氫從1972年以來，科學家發現三聯毗啶釘絡合物的激發態具有電子轉移能力，並從絡合催化電荷轉移反應，提出利用這一過程進行光解水制氫。這種絡合物是一種催化劑，它的作用是吸收光能、產生電荷分離、電荷轉移和集結，並透過一系列偶聯過程，最終使水分解為氫和氧。絡合催化分解水制氫尚不成熟，研究工作正在繼續進行。(7)生物光合作用制氫40多年前發現綠藻在無氧條件下，經太Sunny照射可以放出氫氣;十多年前又發現，蘭綠藻等許多藻類在無氧環境中適應一段時間，在一定條件下都有光合放氫作用。目前，由於對光合作用和藻類放氫機理了解還不夠，藻類放氫的效率很低，要實現工程化產氫還有相當大的距離。據估計，如藻類光合作用產氫效率提高到10%，則每天每平方米藻類可產氫9克分子，用5萬平方公里接受的太陽能，透過光合放氫工程即可滿足美國的全部燃料需要。2.2.4太陽能-生物質能轉換透過植物的光合作用，太陽能把二氧化碳和水合成有機物(生物質能)並放出氧氣。光合作用是地球上最大規模轉換太陽能的過程，現代人類所用燃料是遠古和當今光合作用固定的太陽能，目前，光合作用機理尚不完全清楚，能量轉換效率一般只有百分之幾，今後對其機理的研究具有重大的理論意義和實際意義。2.2.5太陽能-機械能轉換20世紀初，俄國物理學家實驗證明光具有壓力。20年代，前蘇聯物理學家提出，利用在宇宙空間中巨大的太陽帆，在Sunny的壓力作用下可推動宇宙飛船前進，將太陽能直接轉換成機械能。科學家估計，在未來10~20年內，太陽帆設想可以實現。通常，太陽能轉換為機械能，需要透過中間過程進行間接轉換。2.3太陽能貯有地面上接受到的太陽能，受氣候、晝夜、季節的影響，具有間斷性和不穩定性。因此，太陽能貯存十分必要，尤其對於大規模利用太陽能更為必要。太陽能不能直接貯存，必須轉換成其它形式能量才能貯存。大容量、長時間、經濟地貯存太陽能，在技術上比較困難。本世紀初建造的太陽能裝置幾乎都不考慮太陽能貯存問題，目前太陽能貯存技術也還未成熟，發展比較緩慢，研究工作有待加強。2.3.1太陽能貯熱(1)顯熱貯存利用材料的顯熱貯能是最簡單的貯能方法。在實際應用中，水、沙、石子、土壤等都可作為貯能材料，其中水的比熱容最大，應用較多。七八十年代曾有利用水和土壤進行跨季節貯存太陽能的報道。但材料顯熱較小，貯能量受到一定限制。(2)潛熱貯存利用材料在相變時放出和吸入的潛熱貯能，其貯能量大，且在溫度不變情況下放熱。在太陽能低溫貯存中常用含結晶水的鹽類貯能，如10水硫酸鈉/水氯化鈣、12水磷酸氫鈉等。但在使用中要解決過冷和分層問題，以保證工作溫度和使用壽命。太陽能中溫貯存溫度一般在100℃以上、500℃以下，通常在300℃左右。適宜於中溫貯存的材料有:高壓熱水、有機流體、共晶鹽等。太陽能高溫貯存溫度一般在500℃以上，目前正在試驗的材料有:金屬鈉、熔融鹽等。1000℃以上極高溫貯存，可以採用氧化鋁和氧化鍺耐火球。(3)化學貯?
近代太陽能利用歷史可以從1615年法國工程師所羅門·德·考克斯在世界上發明第一臺太陽能驅動的發動機算起。該發明是一臺利用太陽能加熱空氣使其膨脹作功而抽水的機器。在1615年-1900年之間，世界上又研製成多臺太陽能動力裝置和一些其它太陽能裝置。這些動力裝置幾乎全部採用聚光方式採集Sunny，發動機功率不大，工質主要是水蒸汽，價格昂貴，實用價值不大，大部分為太陽能愛好者個人研究製造。20世紀的100年間，太陽能科技發展歷史大體可分為七個階段，下面分別予以介紹。1.1第一階段1900-1920在這一階段，世界上太陽能研究的重點仍是太陽能動力裝置，但採用的聚光方式多樣化，且開始採用平板集熱器和低沸點工質，裝置逐漸擴大，最大輸出功率達73.64kW，實用目的比較明確，造價仍然很高。建造的典型裝置有:1901年，在美國加州建成一臺太陽能抽水裝置，採用截頭圓錐聚光器，功率:7.36kW;1902-1908年，在美國建造了五套雙迴圈太陽能發動機，採用平板集熱器和低沸點工質;1913年，在埃及開羅以南建成一臺由5個拋物槽鏡組成的太陽能水泵，每個長62.5m，寬4m，總採光面積達1250m2。1.2第二階段(1920-1945)在這20多年中，太陽能研究工作處於低潮，參加研究工作的人數和研究專案大為減少，其原因與礦物燃料的大量開發利用和發生第二次世界大戰(1935-1945)有關，而太陽能又不能解決當時對能源的急需，因此使太陽能研究工作逐漸受到冷落。1.3第三階段(1945-1965)在第二次世界大戰結束後的20年中，一些有遠見的人士已經注意到石油和天然氣資源正在迅速減少，呼籲人們重視這一問題，從而逐漸推動了太陽能研究工作的恢復和開展，並且成立太陽能學術組織，舉辦學術交流和展覽會，再次興起太陽能研究熱潮。在這一階段，太陽能研究工作取得一些重大進展，比較突出的有:1955年，以色列泰伯等在第一次國際太陽熱科學會議上提出選擇性塗層的基礎理論，並研製成實用的黑鎳等選擇性塗層，為高效集熱器的發展創造了條件;1954年，美國貝爾實驗室研製成實用型矽太陽電池，為光伏發電大規模應用奠定了基礎。此外，在這一階段裡還有其它一些重要成果，比較突出的有:1952年，法國國家研究中心在比利牛斯山東部建成一座功率為50kW的太陽爐。1960年，在美國佛羅里達建成世界上第一套用平板集熱器供熱的氨-水吸收式空調系統，製冷能力為5冷噸。1961年，一臺帶有石英窗的斯特林發動機問世。在這一階段裡，加強了太陽能基礎理論和基礎材料的研究，取得了如太陽選擇性塗層和矽太陽電池等技術上的重大突破。平板集熱器有了很大的發展，技術上逐漸成熟。太陽能吸收式空調的研究取得進展，建成一批實驗性太陽房。對難度較大的斯特林發動機和塔式太陽能熱發電技術進行了初步研究。1.4第四階段門(1965-1973)這一階段，太陽能的研究工作停滯不前，主要原因是太陽能利用技術處於成長階段，尚不成熟，並且投資大，效果不理想，難以與常規能源競爭，因而得不到公眾、企業和政府的重視和支援。1.5第五階段(1973-1980)自從石油在世界能源結構中擔當主角之後，石油就成了左右經濟和決定一個國家生死存亡、發展和衰退的關鍵因素，1973年10月爆發中東戰爭，石油輸出國組織採取石油減產、提價等辦法，支援中東人民的鬥爭，維護本國的利益。其結果是使那些依靠從中東地區大量進口廉價石油的國家，在經濟上遭到沉重打擊。於是，西方一些人驚呼:世界發生了“能源危機”(有的稱“石油危機”)。這次“危機”在客觀上使人們認識到:現有的能源結構必須徹底改變，應加速向未來能源結構過渡。從而使許多國家，尤其是工業發達國家，重新加強了對太陽能及其它可再生能源技術發展的支援，在世界上再次興起了開發利用太陽能熱潮。1973年，美國製定了政府級Sunny發電計劃，太陽能研究經費大幅度增長，並且成立太陽能開發銀行，促進太陽能產品的商業化。日本在1974年公佈了政府制定的“Sunny計劃”，其中太陽能的研究開發專案有:太陽房、工業太陽能系統、太陽熱發電、太陽電他生產系統、分散型和大型光伏發電系統等。為實施這一計劃，日本政府投入了大量人力、物力和財力。70年代初世界上出現的開發利用太陽能熱潮，對中國也產生了巨大影響。一些有遠見的科技人員，紛紛投身太陽能事業，積極向政府有關部門提建議，出書辦刊，介紹國際上太陽能利用動態;在農村推廣應用太陽灶，在城市研製開發太陽熱水器，空間用的太陽電池開始在地面應用……。1975年，在河南安陽召開“全國第一次太陽能利用工作經驗交流大會”，進一步推動了中國太陽能事業的發展。這次會議之後，太陽能研究和推廣工作納入了中國政府計劃，獲得了專項經費和物資支援。一些大學和科研院所，紛紛設立太陽能課題組和研究室，有的地方開始籌建太陽能研究所。當時，中國也興起了開發利用太陽能的熱潮。這一時期，太陽能開發利用工作處於前所未有的大發展時期，具有以下特點:(1)各國加強了太陽能研究工作的計劃性，不少國家制定了近期和遠期Sunny計劃。開發利用太陽能成為政府行為，支援力度大大加強。國際間的合作十分活躍，一些第三世界國家開始積極參與太陽能開發利用工作。(2)研究領域不斷擴大，研究工作日益深入，取得一批較大成果，如CPC、真空集熱管、非晶矽太陽電池、光解水制氫、太陽能熱發電等。(3)各國制定的太陽能發展計劃，普遍存在要求過高、過急問題，對實施過程中的困難估計不足，希望在較短的時間內取代礦物能源，實現大規模利用太陽能。例如，美國曾計劃在1985年建造一座小型太陽能示範衛星電站，1995年建成一座500萬kW空間太陽能電站。事實上，這一計劃後來進行了調整，至今空間太陽能電站還未升空。(4)太陽熱水器、太陽電他等產品開始實現商業化，太陽能產業初步建立，但規模較小，經濟效益尚不理想1.6第六階段(1980-1992)70年代興起的開發利用太陽能熱潮，進入80年代後不久開始落潮，逐漸進入低谷。世界上許多國家相繼大幅度削減太陽能研究經費，其中美國最為突出。導致這種現象的主要原因是:世界石油價格大幅度回落，而太陽能產品價格居高不下，缺乏競爭力;太陽能技術沒有重大突破，提高效率和降低成本的目標沒有實現，以致動搖了一些人開發利用太陽能的信心;核電發展較快，對太陽能的發展起到了一定的抑制作用。受80年代國際上太陽能低落的影響，中國太陽能研究工作也受到一定程度的削弱，有人甚至提出:太陽能利用投資大、效果差、貯能難、佔地廣，認為太陽能是未來能源，主張外國研究成功後中國引進技術。雖然，持這種觀點的人是少數，但十分有害，對中國太陽能事業的發展造成不良影響。這一階段，雖然太陽能開發研究經費大幅度削減，但研究工作並未中斷，有的專案還進展較大，而且促使人們認真地去審視以往的計劃和制定的目標，調整研究工作重點，爭取以較少的投入取得較大的成果。1.7第七階段(1992-至今)由於大量燃燒礦物能源，造成了全球性的環境汙染和生態破壞，對人類的生存和發展構成威脅。在這樣背景下，1992年聯合國在巴西召開“世界環境與發展大會”，會議通過了《里約熱內盧環境與發展宣言》，《2I世紀議程》和《聯合國氣候變化框架公約》等一系列重要檔案，把環境與發展納入統一的框架，確立了可持續發展的模式。這次會議之後，世界各國加強了清潔能源技術的開發，將利用太陽能與環境保護結合在一起，使太陽能利用工作走出低谷，逐漸得到加強。世界環發大會之後，中國政府對環境與發展十分重視，提出10條對策和措施，明確要“因地制宜地開發和推廣太陽能、風能、地熱能、潮汐能、生物質能等清潔能源”，制定了《中國21世紀議程》，進一步明確了太陽能重點發展專案。1995年國家計委、國家科委和國家經貿委制定了《新能源和可再生能源發展綱要》(1996-2010)，明確提出中國在1996-2010年新能源和可再生能源的發展目標、任務以及相應的對策和措施。這些檔案的制定和實施，對進一步推動中國太陽能事業發揮了重要作用。1996年，聯合國在辛巴維（威）召開“世界太陽能高峰會議”，會後發表了《哈拉雷太陽能與持續發展宣言)}，會上討論了《世界太陽能10年行動計劃》(1996-2005)，《國際太陽能公約》，《世界太陽能戰略規劃》等重要檔案。這次會議進一步表明了聯合國和世界各國對開發太陽能的堅定決心，要求全球共同行動，廣泛利用太陽能。1992年以後，世界太陽能利用又進入一個發展期，其特點是:太陽能利用與世界可持續發展和環境保護緊密結合，全球共同行動，為實現世界太陽能發展戰略而努力;太陽能發展目標明確，重點突出，措施得力，有利於克服以往忽冷忽熱、過熱過急的弊端，保證太陽能事業的長期發展;在加大太陽能研究開發力度的同時，注意科技成果轉化為生產力，發展太陽能產業，加速商業化程序，擴大太陽能利用領域和規模，經濟效益逐漸提高;國際太陽能領域的合作空前活躍，規模擴大，效果明顯。透過以上回顧可知，在本世紀100年間太陽能發展道路並不平坦，一般每次高潮期後都會出現低潮期，處於低潮的時間大約有45年。太陽能利用的發展歷程與煤、石油、核能完全不同，人們對其認識差別大，反覆多，發展時間長。這一方面說明太陽能開發難度大，短時間內很難實現大規模利用;另一方面也說明太陽能利用還受礦物能源供應，政治和戰爭等因素的影響，發展道路比較曲折。儘管如此，從總體來看，20世紀取得的太陽能科技進步仍比以往任何一個世紀都大。2太陽能科技進步太陽能利用涉及的技術問題很多，但根據太陽能的特點，具有共性的技術主要有四項，即太陽能採集、太陽能轉換、太陽能貯存和太陽能傳輸，將這些技術與其它相關技術結合在一起，便能進行太陽能的實際利用。2.1太陽能採集太陽輻射的能流密度低，在利用太陽能時為了獲得足夠的能量，或者為了提高溫度，必須採用一定的技術和裝置(集熱器)，對太陽能進行採集。集熱器按是否聚光，可以劃分為聚光集熱器和非聚光集熱器兩大類。非聚光集熱器(平板集熱器，真空管集熱器)能夠利用太陽輻射中的直射輻射和散射輻射，集熱溫度較低;聚光集熱器能將Sunny會聚在面積較小的吸熱面上，可獲得較高溫度，但只能利用直射輻射，且需要跟蹤太陽。2.1.1平板集熱器歷史上早期出現的太陽能裝置，主要為太陽能動力裝置，大部分採用聚光集熱器，只有少數採用平板集熱器。平板集熱器是在17世紀後期發明的，但直至1960年以後才真正進行深入研究和規模化應用。在太陽能低溫利用領域，平板集熱器的技術經濟效能遠比聚光集熱器好。為了提高效率，降低成本，或者為了滿足特定的使用要求，開發研製了許多種平板集熱器:按工質劃分有空氣集熱器和液體集熱器，目前大量使用的是液體集熱器;按吸熱板芯材料劃分有鋼板鐵管、全銅、全鋁、銅鋁複合、不鏽鋼、塑膠及其它非金屬集熱器等;按結構劃分有管板式、扁盒式、管翅式、熱管翅片式、蛇形管式集熱器，還有帶平面反射鏡集熱器和逆平板集熱器等;按蓋板劃分有單層或多層玻璃、玻璃鋼或高分子透明材料、透明隔熱材料集熱器等。目前，國內外使用比較普遍的是全銅集熱器和銅鋁複合集熱器。銅翅和銅管的結合，國外一般採用高頻焊，國內以往採用介質焊，199S年中國也開發成功全銅高頻焊集熱器。1937年從加拿大引進銅鋁複合生產線，透過消化吸收，現在國內已建成十幾條銅鋁複合生產線。為了減少集熱器的熱損失，可以採用中空玻璃、聚碳酸酯Sunny板以及透明蜂窩等作為蓋板材料，但這些材料價格較高，一時難以推廣應用。2.1.2真空管集熱器為了減少平板集熱器的熱損，提高集熱溫度，國際上70年代研製成功真空集熱管，其吸熱體被封閉在高真空的玻璃真空管內，大大提高了熱效能。將若干支真空集熱管組裝在一起，即構成真空管集熱器，為了增加太Sunny的採集量，有的在真空集熱管的背部還加裝了反光板。真空集熱管大體可分為全玻璃真空集熱管，玻璃七型管真空集熱管，玻璃。金屬熱管真空集熱管，直通式真空集熱管和貯熱式真空集熱管。最近，中國還研製成全玻璃熱管真空集熱管和新型全玻璃直通式真空集熱管。中國自1978年從美國引進全玻璃真空集熱管的樣管以來，經20多年的努力，中國已經建立了擁有自主智慧財產權的現代化全玻璃真空集熱管的產業，用於生產集熱管的磁控濺射鍍膜機在百臺以上，產品質量達世界先進水平，產量雄居世界首位。中國自80年代中期開始研製熱管真空集熱管，經過十幾年的努力，攻克了熱壓封等許多技術難關，建立了擁有全部智慧財產權的熱管真空管生產基地，產品質量達到世界先進水平，生產能力居世界首位。目前，直通式真空集熱管生產線正在加緊進行建設，產品即將投放市場。2。1.3聚光集熱器聚光集熱器主要由聚光器、吸收器和跟蹤系統三大部分組成。按照聚光原理區分，聚光集熱器基本可分為反射聚光和折射聚光兩大類，每一類中按照聚光器的不同又可分為若干種。為了滿足太陽能利用的要求，簡化跟蹤機構，提高可靠性，降低成本，在本世紀研製開發的聚光集熱器品種很多，但推廣應用的數量遠比平板集熱器少，商業化程度也低。在反射式聚光集熱器中應用較多的是旋轉拋物面鏡聚光集熱器(點聚焦)和槽形拋物面鏡聚光集熱器(線聚焦)。前者可以獲得高溫，但要進行二維跟蹤;後者可以獲得中溫，只要進行一維跟蹤。這兩種聚光集熱器在本世紀初就有應用，幾十年來進行了許多改進，如提高反射面加工精度，研製高反射材料，開發高可靠性跟蹤機構等，現在這兩種拋物面鏡聚光集熱器完全能滿足各種中、高溫太陽能利用的要求，但由於造價高，限制了它們的廣泛應用。70年代，國際上出現一種“複合拋物面鏡聚光集熱器”(CPC)，它由二片槽形拋物面反射鏡組成，不需要跟蹤太陽，最多隻需要隨季節作稍許調整，便可聚光，獲得較高的溫度。其聚光比一般在10以下，當聚光比在3以下時可以固定安裝，不作調整。當時，不少人對CPC評價很高，甚至認為是太陽能熱利用技術的一次重大突破，預言將得到廣泛應用。但幾十年過去了，CPC仍只是在少數示範工程中得到應用，並沒有象平板集熱器和真空管集熱器那樣大量使用。中國不少單位在七八十年代曾對CPC進行過研製，也有少量應用，但現在基本都已停用。其它反射式聚光器還有圓錐反射鏡、球面反射鏡、條形反射鏡、鬥式槽形反射鏡、平面。拋物面鏡聚光器等。此外，還有一種應用在塔式太陽能發電站的聚光鏡--定日鏡。定日鏡由許多平面反射鏡或曲面反射鏡組成，在計算機控制下這些反射鏡將Sunny都反射至同一吸收器上，吸收器可以達到很高的溫度，獲得很大的能量。利用光的折射原理可以製成折射式聚光器，歷史上曾有人在法國巴黎用二塊透鏡聚集Sunny進行熔化金屬的表演。有人利用一組透鏡並輔以平面鏡組裝成太陽能高溫爐。顯然，玻璃透鏡比較重，製造工藝複雜，造價高，很難做得很大。所以，折射式聚光器長期沒有什麼發展。70年代，國際上有人研製大型菲涅耳透鏡，試圖用於製作太陽能聚光集熱器。菲涅耳透鏡是平面化的聚光鏡，重量輕，價格比較低，也有點聚焦和線聚焦之分，一般由有機玻璃或其它透明塑膠製成，也有用玻璃製作的，主要用於聚光太陽電池發電系統。中國從70年代直至90年代，對用於太陽能裝置的菲涅耳透鏡開展了研製。有人採用模壓方法加工大面積的柔性透明塑膠菲涅耳透鏡，也有人採用組合成型刀具加工直徑1.5m的點聚焦菲涅耳透鏡，結果都不大理想。近來，有人採用模壓方法加工線性玻璃菲涅耳透鏡，但精度不夠，尚需提高。還有兩種利用全反射原理設計的新型太陽能聚光器，雖然尚未獲得實際應用，但具有一定啟發性。一種是光導纖維聚光器，它由光導纖維透鏡和與之相連的光導纖維組成，Sunny透過光纖透鏡聚焦後由光纖傳至使用處。另一種是熒光聚光器，它實際上是一種新增熒光色素的透明板(一般為有機玻璃)，可吸收太Sunny中與熒光吸收帶波長一致的部分，然後以比吸收帶波長更長的發射帶波長放出熒光。放出的熒光由於板和周圍介質的差異，而在板內以全反射的方式導向平板的邊緣面，其聚光比取決於平板面積和邊緣面積之比，很容易達到10一100，這種平板對不同方向的入射光都能吸收，也能吸收散射光，不需要跟蹤太陽。2.2太陽能轉換太陽能是一種輻射能，具有即時性，必須即時轉換成其它形式能量才能利用和貯存。將太陽能轉換成不同形式的能量需要不同的能量轉換器，集熱器透過吸收面可以將太陽能轉換成熱能，利用光伏效應太陽電池可以將太陽能轉換成電能，透過光合作用植物可以將太陽能轉換成生物質能，等等。原則上，太陽能可以直接或間接轉換成任何形式的能量，但轉換次數越多，最終太陽能轉換的效率便越低。2.2.1太陽能-熱能轉換黑色吸收面吸收太陽輻射，可以將太陽能轉換成熱能，其吸收效能好，但輻射熱損失大，所以黑色吸收面不是理想的太陽能吸收面。選擇性吸收面具有高的太陽吸收比和低的發射比，吸收太陽輻射的效能好，且輻射熱損失小，是比較理想的太陽能吸收面。這種吸收面由選擇性吸收材料製成，簡稱為選擇性塗層。它是在本世紀40年代提出的，1955年達到實用要求，70年代以後研製成許多新型選擇性塗層並進行批次生產和推廣應用，目前已研製成上百種選擇性塗層。中國自70年代開始研製選擇性塗層，取得了許多成果，並在太陽集熱器上廣泛使用，效果十分顯著。2.2.2太陽能一電能轉換電能是一種高品位能量，利用、傳輸和分配都比較方便。將太陽能轉換為電能是大規模利用太陽能的重要技術基礎，世界各國都十分重視，其轉換途徑很多，有光電直接轉換，有光熱電間接轉換等。這裡重點介紹光電直接轉換器件--太陽電池。世界上，1941年出現有關矽太陽電池報道，1954年研製成效率達6%的單晶矽太陽電池，1958年太陽電池應用於衛星供電。在70年代以前，由於太陽電池效率低，售價昂貴，主要應用在空間。70年代以後，對太陽電池材料、結構和工藝進行了廣泛研究，在提高效率和降低成本方面取得較大進展，地面應用規模逐漸擴大，但從大規模利用太陽能而言，與常規發電相比，成本仍然大高。目前，世界上太陽電他的實驗室效率最高水平為:單晶矽電池24%(4cm2)，多晶矽電池18。6%(4cm2)，InGaP/GaAs雙結電池30.28%(AM1)，非晶矽電池14.5%(初始)、12.8(穩定)，碲化鎬電池15.8%，矽帶電池14.6%，二氧化鈦有機奈米電池10.96%。中國於1958年開始太陽電他的研究，40多年來取得不少成果。目前，中國太陽電他的實驗室效率最高水平為:單晶矽電池20.4%(2cm×2cm)，多晶矽電池14.5%(2cm×2cm)、12%(10cm×10cm)，GaAs電池20.1%(lcm×cm)，GaAs/Ge電池19.5%(AM0)，CulnSe電池9%(lcm×1cm)，多晶矽薄膜電池13.6%(lcm×1cm，非活性矽襯底)，非晶矽電池8.6%(10cm×10cm)、7.9%(20cm×20cm)、6.2%(30cm×30cm)，二氧化鈦奈米有機電池10%(1cm×1cm)。2.2.3太陽能一氫能轉換氫能是一·種高品位能源。太陽能可以透過分解水或其它途徑轉換成氫能，即太陽能制氫，其主要方法如下:(1)太陽能電解水制氫電解水制氫是目前應用較廣且比較成熟的方法，效率較高(75%-85%)，但耗電大，用常規電制氫，從能量利用而言得不償失。所以，只有當太陽能發電的成本大幅度下降後，才能實現大規模電解水制氫。(2)太陽能熱分解水制氫將水或水蒸汽加熱到3000K以上，水中的氫和氧便能分解。這種方法制氫效率高，但需要高倍聚光器才能獲得如此高的溫度，一般不採用這種方法制氫。(3)太陽能熱化學迴圈制氫為了降低太陽能直接熱分解水制氫要求的高溫，發展了一種熱化學迴圈制氫方法，即在水中加入一種或幾種中間物，然後加熱到較低溫度，經歷不同的反應階段，最終將水分解成氫和氧，而中間物不消耗，可迴圈使用。熱化學迴圈分解的溫度大致為900-1200K，這是普通旋轉拋物面鏡聚光器比較容易達到的溫度，其分解水的效率在17.5%-75.5%。存在的主要問題是中間物的還原，即使按99.9%-99.99%還原，也還要作0.1%-0.01%的補充，這將影響氫的價格，並造成環境汙染。(4)太陽能光化學分解水制氫這一制氫過程與上述熱化學迴圈制氫有相似之處，在水中新增某種光敏物質作催化劑，增加對Sunny中長波光能的吸收，利用光化學反應制氫。日本有人利用碘對光的敏感性，設計了一套包括光化學、熱電反應的綜合制氫流程，每小時可產氫97升，效率達10%左右。(5)太陽能光電化學電池分解水制氫1972年，日本本多健一等人利用n型二氧化鈦半導體電極作陽極，而以鉑黑作陰極，製成太陽能光電化學電池，在太Sunny照射下，陰極產生氫氣，陽極產生氧氣，兩電極用導線連線便有電流透過，即光電化學電池在太Sunny的照射下同時實現了分解水制氫、製氧和獲得電能。這一實驗結果引起世界各國科學家高度重視，認為是太陽能技術上的一次突破。但是，光電化學電他制氫效率很低，僅0.4%，只能吸收太Sunny中的紫外光和近紫外光，且電極易受腐蝕，效能不穩定，所以至今尚未達到實用要求。(6)太Sunny絡合催化分解水制氫從1972年以來，科學家發現三聯毗啶釘絡合物的激發態具有電子轉移能力，並從絡合催化電荷轉移反應，提出利用這一過程進行光解水制氫。這種絡合物是一種催化劑，它的作用是吸收光能、產生電荷分離、電荷轉移和集結，並透過一系列偶聯過程，最終使水分解為氫和氧。絡合催化分解水制氫尚不成熟，研究工作正在繼續進行。(7)生物光合作用制氫40多年前發現綠藻在無氧條件下，經太Sunny照射可以放出氫氣;十多年前又發現，蘭綠藻等許多藻類在無氧環境中適應一段時間，在一定條件下都有光合放氫作用。目前，由於對光合作用和藻類放氫機理了解還不夠，藻類放氫的效率很低，要實現工程化產氫還有相當大的距離。據估計，如藻類光合作用產氫效率提高到10%，則每天每平方米藻類可產氫9克分子，用5萬平方公里接受的太陽能，透過光合放氫工程即可滿足美國的全部燃料需要。2.2.4太陽能-生物質能轉換透過植物的光合作用，太陽能把二氧化碳和水合成有機物(生物質能)並放出氧氣。光合作用是地球上最大規模轉換太陽能的過程，現代人類所用燃料是遠古和當今光合作用固定的太陽能，目前，光合作用機理尚不完全清楚，能量轉換效率一般只有百分之幾，今後對其機理的研究具有重大的理論意義和實際意義。2.2.5太陽能-機械能轉換20世紀初，俄國物理學家實驗證明光具有壓力。20年代，前蘇聯物理學家提出，利用在宇宙空間中巨大的太陽帆，在Sunny的壓力作用下可推動宇宙飛船前進，將太陽能直接轉換成機械能。科學家估計，在未來10~20年內，太陽帆設想可以實現。通常，太陽能轉換為機械能，需要透過中間過程進行間接轉換。2.3太陽能貯有地面上接受到的太陽能，受氣候、晝夜、季節的影響，具有間斷性和不穩定性。因此，太陽能貯存十分必要，尤其對於大規模利用太陽能更為必要。太陽能不能直接貯存，必須轉換成其它形式能量才能貯存。大容量、長時間、經濟地貯存太陽能，在技術上比較困難。本世紀初建造的太陽能裝置幾乎都不考慮太陽能貯存問題，目前太陽能貯存技術也還未成熟，發展比較緩慢，研究工作有待加強。2.3.1太陽能貯熱(1)顯熱貯存利用材料的顯熱貯能是最簡單的貯能方法。在實際應用中，水、沙、石子、土壤等都可作為貯能材料，其中水的比熱容最大，應用較多。七八十年代曾有利用水和土壤進行跨季節貯存太陽能的報道。但材料顯熱較小，貯能量受到一定限制。(2)潛熱貯存利用材料在相變時放出和吸入的潛熱貯能，其貯能量大，且在溫度不變情況下放熱。在太陽能低溫貯存中常用含結晶水的鹽類貯能，如10水硫酸鈉/水氯化鈣、12水磷酸氫鈉等。但在使用中要解決過冷和分層問題，以保證工作溫度和使用壽命。太陽能中溫貯存溫度一般在100℃以上、500℃以下，通常在300℃左右。適宜於中溫貯存的材料有:高壓熱水、有機流體、共晶鹽等。太陽能高溫貯存溫度一般在500℃以上，目前正在試驗的材料有:金屬鈉、熔融鹽等。1000℃以上極高溫貯存，可以採用氧化鋁和氧化鍺耐火球。(3)化學貯?