21世纪,人们谈论最多的也许就是能源的短缺,化石燃料的大量使用、核能的开发给人类带来的是一系列棘手的环境问题,而太阳能发电让科学家找到了解决办法,让人们看到了希望。
  
  绿色电力――光伏发电
  
  太阳能是取之不尽、用之不竭的清洁能源。太阳能发电分为光热发电和光伏发电,通常说的太阳能发电指的是太阳能光伏发电,简称“光电”。光伏发电系统由太阳电池板、控制器和逆变器三大部分组成,它们主要由电子元器件构成,不涉及机械部件,因而发电设备极为精炼、可靠、稳定、寿命长,安装维护简便。光伏发电技术可以用于任何需要电源的场合,上至航天器,下至家用电器,大到兆瓦级电站,小到玩具,光伏电源无处不在。
  
  工作原理
  太阳能是一种辐射能,要将太阳光直接转换成电能,必须借助于能量转换器。将光能直接转换成电能的过程叫光伏效应,它不需要借助其他任何机械部件,光线中的能量被半导体器件的电子获得,于是就产生了电能。这种把光能转换成为电能的能量转换器,就是太阳能电池。太阳能电池是由半导体组成的。它的主要材料是硅,也有一些其他合金。用于制造太阳能电池的高纯硅,要经过特殊的提纯处理制作。太阳能电池只要受到阳光或灯光的照射,就能产生相当于所接收光能的10%～20%的电能来。一般来说,光线越强,产生的电能就越多。为了使太阳能电池板最大限度地减少光反射,将光能转变为电能,一般在它的上面都蒙上一层可防止光反射的膜,使太阳能电池板的表面呈紫色。
  太阳光是由一个个光子组成的,光子不但有能量,也有质量。当光线照射太阳能电池表面时,一部分光子被硅材料吸收,光子的能量传递给了硅原子,硅原子中的电子跃迁成为了自由电子,从而产生电位差。当外部接通电路时,在该电压的作用下,将会有电流流过外部电路,产生一定的输出功率。
  太阳是地球能量的天然来源,地球上每一个活着的生物都离不开太阳,未来,人们将更好地利用太阳能发电,使之为人类造福。
  
  试一试
  1. 太阳是一个巨大的天然能源库,它具有____不尽,____不竭,清洁________和连续供应的特点。目前,直接利用太阳能的方式有两种:一种是用_____把水等物质加热;另一种是用_____把太阳能转化为电能。
  2. 太阳能是未来的理想能源,它必须满足以下几个条件:①必须足够丰富,_______________;②必须足够便宜,______________;③相关的技术必须成熟,________________;④必须足够安全清洁,_________________。
  3. 某太阳能热水器内装有0.8m3的水,夏天天晴时,这个热水器受太阳光照射4h后,可使水温从20℃升高到65℃,在此过程中,水吸收的太阳能为多少?
  
  活动馆
  自制光电电池
  所需材料:
  铜片2片(长5cm,宽2cm)、铅笔芯1根、鳄鱼夹2个(带导线)、灵敏电流计、酒精喷灯一个(可用煤气灶替代)、手电筒
  制作步骤:
  把其中一片铜片放在喷灯上灼烧至表面变成黑色,此时为进一步提高光电效率,还要继续灼烧直到铜片部分熔化(温度大概1000℃),将烧红的铜片从火焰上移开后迅速放入冷水中,片刻后取出铜片,铜片表面生成红色的氧化亚铜。用一个带导线的鳄鱼夹夹住铜片,用另一个鳄鱼夹夹住一根铅笔芯后靠在有氧化亚铜的一边。把两个鳄鱼夹的导线的另外一端分别连接到灵敏电流计的正负极,由于室内有光,电流计会显示出约10mA的电流。然后用手电筒照射,电流计显示的电流会增加10倍左右。一块简单的光电电池就制作成功了!
  (特别提醒:灼烧时请注意安全。)
  
  回音壁
  2010年第 5 期
   “试一试”答案
  1. (1)重金属离子使蛋白质失去生理活性,喝豆浆牛奶等富含蛋白质的食物
  (2)有机物
  (3)氧化物
  2. 采用蒸馏的方法将其分离
  
  启示窗
  物质中的电子都处于一定的运动状态,并具有一定的能量。当电子吸收光能时,会从低能级轨道跳跃迁移到较高能级的轨道。这种电子接收光能后发生跳跃迁移的现象就叫做电子的跃迁。通常,原子的外层电子吸收能量超过所在轨道的能级时,就会跳跃到离原子核更远的轨道上,但这样的电子不稳定,容易放出能量而返回原来的轨道。当然,电子从高能级轨道回到低能级轨道也叫做跃迁。
   (三色)