幾十萬年過去了，人類能扔上天空的物品早已從骨頭變成航天飛船

這一切都是因為一次次科技革命之后，人類獲得了越來越多的能源，并最終將他們轉化為電能。

各種能源轉化為電能

根本上來說，在現(xiàn)代社會，人類社會運行的能源來自三個途徑的轉化：

1，太陽光輻射。此途徑包含太陽光、植物能、化石燃料、地表溫差、月球反光、水汽蒸發(fā)循環(huán)的方式到達地球表層的能量。這部分，是人類目前最主要的能量來源。

無時無刻不在自發(fā)地進行核聚變的太陽

2、地球自轉運動。此途徑包含地熱、磁、以及風能、水流、潮汐等通常意義上的可再生能源，也包含火山噴發(fā)或者地震之類破壞性的情形，此途徑屬于地球突變過程中的耗散；

地球刨面圖

3、人造的核聚變、核裂變。此途徑包括傳統(tǒng)意義上的可再生能源?？上г诋a(chǎn)生副產(chǎn)品的熱能的同時也會產(chǎn)生輻射能。

安全工作的核電站

這三個途徑中，蘊含能量最為巨大的無疑是太陽光的輻射。

我們來看一組數(shù)據(jù)：

太陽向宇宙空間發(fā)射的輻射功率為3.8x10?23kW，其中僅僅20億分之一到達地球大氣層。而到達地球大氣層的太陽能，又有30%被大氣層反射，23%被大氣層吸收。最后剩下不到50%的能量到達地球表面，但是其功率仍然有80萬億kW，換算一下的話，太陽每秒鐘照射到地球上的能量相當于燃燒500萬噸煤釋放的熱量。而現(xiàn)在全球人類目前每年能源消費的總和僅相當于太陽在40分鐘內(nèi)照射到地球表面的能量。如果能將這些能量高效的利用，無疑將會使人類文明更上一個臺階。

科幻小說中100%利用恒星發(fā)出的能量的裝置——“戴森球”

我們需要藍天，需要舒適的生活環(huán)境，那就需要改變傳統(tǒng)的能源利用方式。使用清潔可再生的能源例如風能、太陽能以及它們轉變過來的氫能等等，除了風能、太陽能以外，我們還有潮汐能、生物質能和地熱能，但相對于這些能源太陽能的儲量非常豐富。雖然到達地球表面的太陽能僅為太陽總輻射的1/22億，但它的儲量也高達1.78×105TW。這是一個什么樣的數(shù)字呢，對于我國太陽能而言，三峽水電站的發(fā)電裝機容量是1700萬千瓦而我國太陽能資源是三峽水電站的數(shù)萬倍。與此同時，太陽能在目前的能源裝機中起到越來越重要的作用，在2011年我國在全球新增的裝機容量占的比重非常小，到2017年我們的新增的裝機容量已經(jīng)達到世界的50%以上。截至到去年底，我國的太陽能光伏的裝機容量已經(jīng)超過2億千瓦，2億千瓦是一個什么樣的概念呢，對比三峽水電站裝機容量是1700萬千瓦，太陽能的光伏電站的裝機容量相當于十幾個三峽水電站。

目前太陽能發(fā)電有兩種技術，第一種技術叫太陽能光伏發(fā)電。部分地區(qū)屋頂上隨處可見的太陽能電池板，還有太陽能的路燈都是利用了太陽能光伏發(fā)電技術。目前主要的太陽能電池板主要有單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、聚光光伏電池和薄膜電池等等。應用比較廣泛的為單晶硅太陽能電池和太陽能電池，單晶硅太陽能電池的發(fā)電效率可以達到20%以上。目前實驗室各國的科學家都積極的努力在開展這項研究，實驗室的太陽能光伏發(fā)電效率可以達到45%以上，小編也希望各位同學可以努力學習來加入這項研究工作。日常生活中，我們可以把 太陽能光伏板安裝在停車棚上來給電動汽車提供電源。太陽能同樣可以運用于高科技技術，比如我們的衛(wèi)星和登月的月球車是由太陽能來提供電源的，以及未來研發(fā)的太陽能汽車、太陽能飛機、太陽能公路以及太陽能充電器。

太陽能另外一種利用技術就是把太陽能轉化為熱能。太陽能直接產(chǎn)生高溫蒸汽，在工業(yè)上有許多的應用。同樣在生活中，太陽能真空管放到屋頂產(chǎn)生熱水供洗澡。聚光太陽能和線性太陽能集熱器能進行各自燒烤類活動，如烤肉、烤螃蟹、烤培根等，只有想不到的，沒有做不了的。有興趣的小伙伴可以回家自己嘗試制作。 而如果要運用太陽能熱發(fā)電技術，考慮到太陽能在經(jīng)過衰減、大氣層的折射以及水蒸氣的折射后，來到地球表面的輻照強度相對來講已經(jīng)比較低。比如在大氣層外的能量密度是1300瓦每平米，而我們在北京夏天最熱的時候，太陽的輻照強度也只有900瓦每平米。因此為了獲得更高的能流密度和更高的溫度，我們可以采用聚光的方式來利用太陽能。目前聚光的方式主要有四種，分別為拋物槽、線性菲涅爾、碟式和塔式。

接著我們來看一下聚光太陽能熱發(fā)電技術歷程，1982年美國建成了第一個發(fā)電站命名為SolarOne，這是一個具有里程碑意義的太陽能熱發(fā)電技術，驗證了太陽能熱發(fā)電技術的可行性。隨后在美國加州南部建立了大面積的拋物槽式太陽能熱發(fā)電站，總的裝機容量達到了354MW，隨后太陽能熱發(fā)電技術在全球得到了大規(guī)模的應用和發(fā)展，預計全球到2020年運營可以達到10GW以上。

在太陽能發(fā)電技術之后，未來太陽能必定還有其他很多的利用空間。例如：高溫太陽能熱化學制氫中利用太陽能直接分解水產(chǎn)生氫氣和氧氣，同時也可以把二氧化碳進行分解產(chǎn)生一氧化碳。通過進一步的化學反應，我們可以把氫氣和一氧化碳變成目前使用的液態(tài)的燃料，比如甲醇、乙醇和汽油等等。但這種技術需要很高的溫度才能把水的化學鍵給打開，因此我們還可以把太陽能和我們傳統(tǒng)的液體燃料結合起來，這樣需要的溫度就非常低。我們所研究的中低溫太陽能熱化學制氫技術，通過200到300攝氏度的太陽能驅動甲醇的熱化學反應，產(chǎn)生一氧化碳和氫氣然后驅動傳統(tǒng)的內(nèi)燃機。太陽能也可以應用于太陽能光催化制氫，利用半導體的特殊性能，我們把半導體材料放到水中，太陽能激發(fā)電子躍遷形成還原氧化活性的電子空穴對在水中置換出氫氣來，可以用來發(fā)電并制取液體燃料等等。未來的能源形勢是多種多樣的，多能源互補的太陽能利用技術是發(fā)展的趨勢所在。實現(xiàn)多元化的轉化可以變成材料也可以用來發(fā)電，與我們目前的能源網(wǎng)絡多功能利用形成能源互聯(lián)網(wǎng)，使我們的生活變得更加便利。