太阳能定义

太阳是终极的、自然的能量来源。它是宇宙赠予有生命物体的免费且至关重要的礼物，它的缺失会阻碍生存率。我们从太阳获得的能量被称为“太阳能”（一种丰富的能源）。“太阳能”一词源自拉丁语，意为“太阳”，太阳提供的能量被称为太阳能。一小时的阳光照射在地球上足以满足全球一整年的能源需求。

太阳能是一种可再生能源，可以通过技术加以利用，产生太阳能和太阳能热能等新能源。科学家们设计了可以将太阳能转化为电能或热能的设备，称为太阳能或能量。

“太阳以光和热形式的能量可以称为太阳能。人类可以利用这种能量来发电、制造热水或蒸汽以及产生热量。”

太阳能可以通过以下方式利用：

人们在日常家庭或工作中早已将太阳用作热源。约翰·赫歇尔早在1830年就在非洲探险时使用太阳能收集器烹饪食物。但随着时间和新发明的出现，这些太阳能收集器在技术上得到了改进，并被称为太阳能电池板。

这些是使用1954年贝尔电话公司科学家发现的硅芯片制成的。这些（硅）在沙子中发现，在暴露于大量阳光后会产生电荷。这些闪亮的太阳能电池板安装在建筑物或房屋的屋顶上，将太阳能转化为电能。人们或家庭在日常工作中利用这种太阳能，甚至太阳能芯片也用于卫星为太空卫星供电。

太阳能电池板的工作原理

太阳能电池板发电是一个循序渐进的过程，如下所示：

a) 太阳能电池板捕获太阳能

• 安装后，太阳能电池板会捕获阳光并将其转化为您家中的电能。这些面板包括单晶硅、一种或三种半导体、薄膜太阳能电池或多晶硅。阳光照射在半导体材料的薄层上，触发硅原子释放电子。当带负电的电子吸引太阳能电池板内带正电的电子时，就会形成光伏效应。它们产生电流，通过连接到太阳能电池板的电线收集，用于发电。

b) 太阳能逆变器将直流电转换为交流电。

• 此时，太阳能逆变器发挥作用，将产生的电力转化为家中可用的电能。太阳能电池板产生的电力是直流电（DC - 电流单向流动），而家用电器使用交流电（AC - 电流双向流动）。因此，太阳能逆变器将直流电转换为交流电。

c) 电气面板分配电力。

• 电气面板将产生的电力进一步分配到整个房屋，这些面板甚至还有断路器，可以在以下情况下切断电路的电流：
• 发生故障或浪涌时
• 防止电气线路过载

为避免这种情况，电器或用电设备不直接连接到太阳能电池板。

d) 记录电力消耗和生产

• 正常情况下，我们从电网消耗电力，这些电力由电表记录，并每月向您发送账单。
• 但太阳能电池板的使用会减少从电网消耗的电力。因此，电表记录的消耗量会减少，这会给电力公司带来问题。在这种情况下，家中会安装智能电表，用于记录实际用电量，并将实时使用数据发送给公司进行计费、研究和客户服务，同时还会估算太阳能电池板消耗的电力。

e) 能量存储在太阳能电池中

• 当家中或办公室安装的太阳能电池板产生的能量超过您的使用量时，多余的电力可以存储在太阳能电池中。这些储存的能量在雨天或夜晚非常有用，而无需从电网获取电力。存储取决于电池类型，即有些可以存储太阳能电池板产生的过量直流电，或者可以通过之前由逆变器转换的交流电充电。

太阳能的优点

a) 可再生能源

• 无需担心耗尽这种自然能源，因为它每天都会自我更新。它是最清洁、最免费、最稳定、最丰富的可再生能源，可产生能源且永远不会短缺。一小时的阳光足以满足地球上每个人一整年的电力需求。根据科学家的说法，太阳将在近50亿年后消亡，在此之前，它每天都可用，并且几乎遍布世界各地。

b) 减少碳排放，保护环境

• 太阳能发电不会产生碳排放，并能防止温室效应。化石燃料的开采和钻探涉及劳动力，通过污染损害环境并影响人类健康。即使在提取化石燃料的过程中，人们也可能死亡或遭受长期死亡疾病。

c) 帮助降低家庭电费。

• 尽管使用自然资源发电，但太阳能的主要优势在于其较低的公用事业账单。由于太阳能系统满足日常工作所需的能源，能源账单将显着下降。对于太阳能系统产生的剩余能源，还可以通过积分来抵消电费。

d) 最佳发电方法

• 发电有多种方法，例如在水电站中使用蒸汽轮机、天然气、煤炭、风力生物质、地热和水力发电。但由于涉及可再生资源（太阳），发电过程中没有灭绝的担忧，并且对每个人都可用，因此太阳能发电是最佳方法。它在发电过程中不消耗劳动力、水、空气和一定时间。

e) 提高房屋价值。

• 人们大多喜欢安装了太阳能电池板的房屋，因为太阳能具有各种优势。拥有太阳能系统的住宅区非常有价值，并能提高房屋的价值。带有太阳能电池板的房屋有助于房主节省电费并提高房屋的价值。

f) 随着技术进步，价格下降

• 在过去几年里，太阳能技术取得了巨大进步，以提高其利用率。随着技术进步，太阳能制造商降低了成本，使其更容易被更多消费者接受。政府监管许多联邦税收抵免和州倡议计划，以尽量减少消费者在新太阳能系统上的支出。

g) 太阳能的多元化用途

• 太阳能电池板产生的太阳能为我们的家庭、电器以及电网输电不可能且不切实际的区域提供动力。这些区域包括船只、偏远地区、卫星以及那些负担不起电力或无法获得付费电力的贫困人口。

h) 电价上涨

• 过去十年电价上涨且各地供应不足的事实，大大降低了其近期价值。太阳能电池板通过净计量降低电费，有时消费者甚至会将多余的能源出售给公用事业公司，以提高电价，从而获利。

i) 维护成本低

• 太阳能电池板安装在特定区域且不可移动，易于维护。一旦安装，它们即可不间断地工作（无需任何维护），在其约25年的使用寿命中，它们需要很少的维护，因此用户可以从中获得投资回报，并认为这是太阳能的最佳投资。有时，银行会提供特别优惠或极好的融资方案来选择太阳能电池板。

太阳能的缺点

a) 面板的初始安装成本很高。

• 尽管太阳能电池板是可再生能源，但购买成本很高。尽管在过去十年中成本有所降低，但其初始购买成本仍然只有部分房主能够负担。这些太阳能电池板是一项投资，将在未来25年的电力消耗中为您带来回报。但仍然只有一部分人能够一夜之间购买它们。为了解决这个问题，政府制定了一些融资方案，允许房主根据其财务承受能力付款并每月储蓄。
• 太阳能系统包括逆变器、电线、太阳能电池板和安装，这些都需要预先支付。由于太阳能系统在使用过程中会减少账单支付金额，因此它们是一次性收费的。选择一家高质量的太阳能公司将通过终生回报来最大化您的投资，并证明这是太阳能的最佳财务决策。有时，银行会为选择太阳能电池板提供特别优惠或极好的融资方案。
• 甚至还可以获得免费的在线报价或视频，其中包含进行下一步所需的所有信息。

b) 依赖阳光和天气

• 太阳能电池板的工作依赖于阳光，因为它们捕获阳光来发电，但这个过程会因天气条件而受阻。在雨季和冬季，阳光会消失或减弱，影响其发电能力。实际上，太阳能电池板不需要100%的阳光就能工作，因为它们可以吸收一部分太阳能，足以为您家提供充足的电力。
• 夏季从太阳能电池板收集的能量可以在下雨或多云的日子以及阳光较少的时期（如晚上和冬天）使用。即使在没有阳光的日子里，能量银行也可以为我们工作。

在世界上的某些地区，太阳会好几个月（4-5个月）不出现。例如，阿拉斯加是一个冬天太阳消失的地方。这里的太阳能电池板在冬天毫无用处。

c) 不适用于所有屋顶类型

• 太阳能电池板需要适当的屋顶空间、材料、朝向和遮荫，这些都决定了您的屋顶是否适合安装太阳能电池板。一个没有遮挡且朝南的大屋顶是安装太阳能电池板的理想选择，而不是被树木环绕的小屋顶。

d) 太阳能储存昂贵。

• 太阳能电池板产生的能量储存在太阳能电池中（太阳能电池板必不可少的组成部分）。这些电池有不同的尺寸和类型，因此价格昂贵（数千美元）。因此，购买和维护太阳能电池只有一部分人能够负担。

e) 漫长的许可流程

• 在您家安装太阳能电池板并非私事。您必须在安装前获得当地政府电力部门的许可。更改或替换需要付出努力。这是政府参与的生命问题。由于政府限制（取决于政府提供许可的时间），项目安装的许可可能需要数周甚至数月。
• 在太阳能项目中，获取许可的过程是最耗时且繁琐的。因此，用户必须清楚了解安装商提供的时间表，并与项目经理保持联系以确保顺利进行。

f) 搬迁困难

• 搬迁或拆卸太阳能系统很困难，因为它耗时且昂贵。太阳能电池板不是设计成可以从一个房子搬到另一个房子，而是被视为一项终生投资，因为它们具有固定的财产属性。

g) 与污染相关

• 与其它能源相比，太阳能系统污染较小。然而，一些有害产品或有毒材料仍用于生产太阳能光伏系统，这间接影响了环境。温室气体在太阳能系统的运输和安装过程中会排放。

h) 材料稀缺

• 太阳能系统的制造需要一些稀有材料，这是光伏技术的一个主要问题，因为许多产品是其他产品的副产品。纳米技术和光伏材料回收过程的进步提高了太阳能电池的效率，这些质量提升了太阳能电池板的供应。

i) 存在一些环境负面影响

• 现在太阳能电池板已成为一种流行的发电能源，并被人们广泛使用，但它们可能含有一些有害物质，与电子产品类似。因此，处理这些危险废物成为一个额外的挑战。