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太阳能发电的直接能量来源与太阳辐射能、大气层

太阳能发电的直接能量来源与太阳辐射能、大气层   

太阳能发电的直接能量来源就是到达光伏组件的能量,这跟地球的大气层对到达地面的太阳辐射能有很大的影响。首先这与太阳辐射穿透大气层的距离有关,这又决定于太阳辐射的方向,通常用大气质量表示上述情况。但是大气层的影响不仅与太阳光的方向有关,而且还与大气中吸 收、散射、反射太阳辐射的物质多少有关,这样一来情况就比较复杂,跟当时的天气 状况密切相关。当然大气层的总体组成成分是相当稳定的,主要有气体氮、氧、氢、 氦等外,还有成分不固定的气体分子如水汽、臭氧、二氧化碳,及悬浮的固态微粒如 烟、尘埃、花粉等等,这些微粒也是形成云的核心。太阳辐射通过大气层时,就被这 些分子及微粒所吸收、散射或反射,因而太阳辐照度将被削弱。   

大气中对太阳光产生吸收的物质主要是臭氧(03)、二氧化碳(co2)及水汽 (H2O)。大气中含有21%的氧,主要吸收波长小于0. 2 pin的紫外光,在0. 155 pm处吸收最强。因此在到达地面的太阳辐射中几乎观察不到波长小于0. 2 pm 的辐射。〇3主要存在于20~40 km的髙层大气中,在20~25 km处最多,在底层 大气中几乎没有。〇3在整个光谱范围内都有吸收,但主要有两个吸收带:一个是短波光0. 20~0. 32 pm间的强吸收带;另一个是在可见光区处。虽然吸收比例不大,但恰好在辐射最强区,所以03的吸收要占总辐照度的2%左右。 大气中的尘埃也会对太阳辐射有一定的吸收作用,上部尘埃层和下部尘埃层各吸收总辐照度较多。空气分子(主要是co2分子和液态水分子)和水汽是太阳辐射的主要吸收媒质,吸收带在红外及可见光区域,两者的吸收约占总辐照度的8%和6%。  

 大气成分对太阳光会发生各种散射作用。当太阳辐射穿过大气层时,将被各种气体分子、水分子、尘埃等粒子所散射。散射与吸收不同,不会把辐射能转变为粒子热运动的动能,而仅是改变辐射方向,使直射光变为漫射光,甚至使太阳辐射逸出大气层而不能到达地面。散射对太阳辐照度的影响与散射粒子的尺寸有关,一般可分为分子散射(molecular scattering)和微粒散射(particle scattering)。分子散射,也叫做瑞利散射(rayleigh scattering),散射粒子小于辐射波长,散射强度与波长的四次方成反比。大气对长波光的散射较弱,即透明度较大;而对短波光的散射较强,即透明度较小。天空有时呈现蓝色就是由于短波光散射所致。发生微粒散射的散射 粒子大于辐射波长,随着波长的增大,散射强度也增强,而长波与短波间散射的差别也愈小,甚至出现长波散射强于短波散射的情况。空气比较浑浊时,天空呈乳白色, 甚至红色,就是这种散射的结果。

太阳通过了大气,将被各种气体分子、水分子、尘埃等粒子所散射出美妙的样式照到地球的土地上形成我们所看到的天空的各种不同的情况样式,这就是太阳能发电的直接能量来源。

更新时间:2015-5-26 13:53:12
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