吸收太阳能的最好材料有哪些

　　太阳能简介

　　太阳能（solar energy），是指太阳的热辐射能（参见热能传播的三种方式：辐射），主要表现就是常说的太阳光线。在现代一般用作发电或者为热水器提供能源。

　　自地球上生命诞生以来，就主要以太阳提供的热辐射能生存，而自古人类也懂得以阳光晒干物件，并作为制作食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。在化石燃料日趋减少的情况下，太阳能已成为人类使用能源的重要组成部分，并不断得到发展。太阳能的利用有光热转换和光电转换两种方式，太阳能发电是一种新兴的可再生能源。广义上的太阳能也包括地球上的风能、化学能、水能等。

　　

　　吸收太阳能的最好材料有哪些

　　1、无机半导体：单晶硅、多晶硅、二元和多元半导体等等；

　　2、有机分子：如富勒烯衍生物（PCBM）等；

　　3、有机-无机杂化材料：如钙钛矿等；

　　4、金属配合物：如DSSC中用到的N719染料分子；

　　5、量子点：如CdS等。

　　

　　太阳能选择吸收膜

　　太阳能的能量密度较低，并且物体表面吸收的能量又会以一定形式辐射出来。针对于这些问题，在20世纪50年代，以色列物理学家Harry Z. Tabor，提出了太阳能光谱选择性吸收膜层的概念。此后，世界各国对太阳能光谱选择性吸收薄膜展开了大量的研究。现如今，从选择膜的理论基础研究到制备工艺，已经形成了完整的学术体系，成为太阳能热利用技术领域的重要分支。今天，小编就简单为大家介绍下太阳能选择吸收涂层的原理，不当之处，请大家温柔提醒。

　　在理解选择吸收的原理之前，首先应明确几个概念。

　　1、吸收率ε，指物体表面吸收的光能与光能总量之比。

　　2、发射率α，指物体辐射出射度与黑体辐射出射度之比。

　　3、辐射出射度：单位时间内离开辐射源表面一点处的面单元上的辐射能量除以该单元面积。

　　3、普朗克定律，该定律表示了黑体辐射出射度与波长及温度的关系。

　　4、基尔霍夫定律，基尔霍夫根据严密的推导得出实际物体在一定温度下对于一定波长的光，其吸收率等于发射率。

　　当光线照射到物体表面时，其能量将被分为三个部分，一部分被吸收（α），一部分被反射（γ），一部分透过物体发生透射（t），即α+γ+t=1。而被吸收的部分能量还会由于热辐射向周围环境中辐射热量。

　　物体的热辐射与物体的温度以及辐射光的波长有关，下图给出了太阳辐射出射度以及100℃及40℃下辐射出射度随波长变化大的曲线。

　　

　　太阳的表面温度约为6000K，其辐射的能量主要集中在可见光及近红外区，而我们生活中常见的物体，表面温度大概在300K左右，其辐射的能量主要集中在红外线区域。这也就是说物体表面所吸收的太阳光能，主要集中在可见光以及近红外区，而物体表面所发射的能量则主要集中在红外线区。实际物体的辐射出射度（可理解成其损失的光能）等于与其温度相同的黑体辐射出射度与发射率的乘积。

　　那么如果我们能使用一种薄膜，使其对于可见光以及近红外区域具有较高的吸收率（获得较多的光能），并且对于红外线区域的光吸收率为零，根据基尔霍夫定律ε=α，则其对于可红外区域光的发射率为零（减少能量损失）。则这种薄膜能够实现有效收集太阳能薄膜的目的。

　　这便是太阳能选择性吸收薄膜的原理。

　　综合以上，适合作为选择吸收表面的材料大概有三类：

　　（1）在可见光及近红外范围内有较高的吸收，在红外范围是透明的。

　　（2）对可见光及近红外范围内有较高的吸收，在红外范围内有较高的反射。

　　（3）在可见光及近红外区是透明的，在红外范围具有较高的反射率。

　　

　　在自然界并不存在理想的选择性吸收材料和表面，因此在制备选择性吸收薄膜时通常采用多层膜结构，并将光学效应应用其中。在最外层利用减反射膜减少表面的反射损失，在里层利用薄膜的干涉效应和光学陷阱去增强表面的吸收效率，最内层采用红外反射层，以减少红外光的吸收。

　　太阳能板的简单制作

　　第一步：制作氧化亚铜

　　首先切下一片电炉烧嘴大小的铜片。把手洗干净，不要有任何的油脂或污渍。然后用肥皂或清洁剂洗铜片，不要留下任何油渍。再用砂纸打磨铜片，把所有的硫化物或表面腐蚀都去除。接着，把洗净的干燥的铜片放在电炉上，把电炉调到最大功率。

　　

　　随着铜片的加热，我们可以看到漂亮的氧化层的形成。橙色，紫色，红色将会覆盖铜片。

　　随着铜片温度的进一步升高，彩色被一层黑色的氧化铜取代。这并不是我们要的氧化物，随后它将剥落，显示出下面的五颜六色的氧化亚铜层。

　　

　　当电炉变得炽热，铜片上将覆盖一层黑色的氧化铜。让它继续加热半个小时，铜片表面的氧化铜层将变厚。这点很重要，厚的氧化铜层能够很好地剥落，而薄的氧化铜层会紧贴在铜的表面。

　　半个小时后，关掉电炉。把铜片留在电炉上让它慢慢降温，如果你把它过快地冷却，黑色的氧化物会粘住铜片。

　　

　　随着铜片冷却，它逐渐收缩。黑色氧化铜也收缩，但它们以不同的速率收缩，这样就使得黑色的氧化铜脱落。

　　当铜片的温度降至室温，大部分的黑色氧化铜都脱落了。在流动的水下面轻轻地擦洗铜片上小的黑斑。不要试图用力地擦洗或弯曲铜片以去除所有的黑斑，这样会破坏铜片表面的氧化亚铜。

　　

　　第二步：组装 切下另外一片铜片，大小与上一片一样。轻轻地弯曲两片铜片，使它们能嵌入塑料瓶且互不接触。面向电炉的氧化亚铜层最好面向塑料瓶的外面，因为它的表面最光滑，最干净。 夹上两个弹簧夹，一个夹到新的铜片上，导线连到电流表的正极；一个夹到覆有氧化亚铜的铜片上，导线连到电流表的负极。 现在，将两大汤匙盐放入热的自来水中搅拌，直到盐全部溶解。然后仔细地将盐水倒进塑料瓶，小心不要弄湿了弹簧夹。盐水不必完全覆盖铜片，你应该在水上留有至少2CM，这样当你移动它的时候，水就不会弄湿弹簧夹。

　　第三步：发电

　　图1显示的是太阳能电池在阴影下。注意，此时电流表的读数大概是6微安

　　图2显示的是太阳光下的太阳能电池。注意，电流表读数已经跳至33微安，有时，它还能超过50微安。

　　

　　以我们晶硅的电池来说吧，那就更简单啦，都不用玻璃了，硅片就是衬底，去拿找硅片？沙子里其实就是二氧化硅了，不过你需要想办法分离出来再提纯到99.999999%以上。下面就是在硅片上做个pn结，再接上电极就好了，这里也需要一些小工具一个/或多个去损伤层和制绒的化学槽（实在没有就找个烧杯做一下吧，注意控制时间和温度，完全溶掉就不好了）；一台扩散炉来掺杂（high efficiency emitter的扩散配方就不用担心了，炉子公司会配工程师上门培训）一台PECVD来镀件反射膜（这个有点麻烦了，会有些有毒气体排放，要不还是找个透明胶贴在正面好了，记得1/4波长厚度才有减反效果）一台丝网印刷机（配套铝浆国产的就行，正面银浆的话，iphone用户就去买杜邦的浆料吧，用三星的就去买三星的浆料）最后还有烧结炉（还是买5个炉室的吧，反正前面的钱也都花了）正反面电极做好就可以放在太阳下拿万用表测出电压了，大功告成。