อุณหภูมิพื้นผิวของดวงอาทิตย์สูงถึง 6000 ℃ และปฏิกิริยานิวเคลียร์ฟิวชันจะดำเนินการอย่างต่อเนื่องภายในดวงอาทิตย์ และพลังงานมหาศาลจะถูกปล่อยออกสู่อวกาศในรูปของรังสี รังสีดวงอาทิตย์มีลักษณะอย่างไร คล้ายกับรังสีวัตถุดำ ประมาณ 50% ของพลังงานรังสีดวงอาทิตย์อยู่ในสเปกตรัมที่มองเห็นได้ (ความยาวคลื่น 0.4~0.76 ไมครอน) 7% อยู่ในสเปกตรัมอัลตราไวโอเลต (ความยาวคลื่น <0.4 ไมครอน) และ 43 % อยู่ในสเปกตรัมอินฟราเรด (ความยาวคลื่น) >0.76 ไมครอน) พลังงานสูงสุดอยู่ที่ความยาวคลื่น 0.475 ไมครอน เนื่องจากความยาวคลื่นของรังสีดวงอาทิตย์นั้นเล็กกว่าความยาวคลื่นของรังสีจากพื้นดินและบรรยากาศ (ประมาณ 3 ถึง 120 ไมครอน) มาก (ประมาณ 3 ถึง 120 ไมครอน) จึงมักเรียกว่ารังสีดวงอาทิตย์เป็นรังสีคลื่นสั้น และรังสีพื้นดินและบรรยากาศเป็นรังสีคลื่นยาว พลังงานแผ่รังสีจากดวงอาทิตย์ หรือที่เรียกว่าความร้อนจากรังสีดวงอาทิตย์ เป็นแหล่งพลังงานทั่วโลกที่อยู่นอกโลก ซึ่งสามารถแบ่งคร่าวๆ ได้เป็นส่วนๆ ดังต่อไปนี้: รังสีแสงอาทิตย์โดยตรง รังสีที่กระจัดกระจายบนท้องฟ้า รังสีสะท้อนพื้นผิว รังสีคลื่นยาวบนพื้นดิน และบรรยากาศ รังสีคลื่นยาว

รังสีแสงอาทิตย์โดยตรง

การแผ่รังสีดวงอาทิตย์ที่ขอบบนของชั้นบรรยากาศจะลดลงเป็นองศาที่แตกต่างกันเนื่องจากการดูดกลืน การกระเจิง และการสะท้อนของโมเลกุลในบรรยากาศ ละอองลอย และเมฆในบรรยากาศ โดยทั่วไปแล้ว เนื่องจากบรรยากาศมีการคัดเลือกบางอย่างในการแผ่รังสีดวงอาทิตย์ที่มีความยาวคลื่นต่างกัน และแถบดูดกลืนโดยทั่วไปจะตั้งอยู่ในบริเวณที่มีพลังงานน้อยกว่าที่ปลายทั้งสองของสเปกตรัมการแผ่รังสีสุริยะ บรรยากาศจึงอ่อนตัวลงและทำให้การแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงผ่านการดูดกลืนแสงอ่อนลง . ไม่ใหญ่นัก ผลกระทบจากการกระเจิงของชั้นบรรยากาศต่อรังสีดวงอาทิตย์เป็นหนึ่งในสาเหตุหลักที่ทำให้พลังงานรังสีดวงอาทิตย์อ่อนลง "หน้าต่างบรรยากาศ" ที่เรียกว่าถูกสร้างขึ้นเนื่องจากผลกระทบของบรรยากาศที่มีต่อคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้า พลังงานของรังสีดวงอาทิตย์โดยตรงที่ไปถึงพื้นดินสามารถคำนวณได้จากสมการการแผ่รังสีในบรรยากาศตามมุมระดับความสูงของดวงอาทิตย์และข้อมูลอุตุนิยมวิทยา

รังสีดวงอาทิตย์กระจัดกระจาย

ในบรรดาองค์ประกอบสเปกตรัมต่างๆ ของรังสีดวงอาทิตย์ พลังงานของมันถูกกระจายไปทั่วทุกทิศทางโดยโมเลกุลของอากาศและละอองลอยในชั้นบรรยากาศ นั่นคือ รังสีที่กระจัดกระจาย แตกต่างจากการดูดกลืนพลังงานการแผ่รังสีโดยตัวกลาง เป็นไปไม่ได้ที่แต่ละอนุภาคในบรรยากาศจะเปลี่ยนพลังงานการแผ่รังสีให้เป็น "พลังงานภายใน" ของตัวเอง แต่จะเปลี่ยนทิศทางของการแผ่รังสีเท่านั้น การแผ่รังสีที่กระจัดกระจายมีความสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับขนาดของอนุภาคในบรรยากาศ ดังนั้นจึงมีการกระเจิงของโมเลกุลและการกระเจิงของเมล็ดหยาบ พลังงานและทิศทางของการกระเจิงยังสัมพันธ์อย่างใกล้ชิดกับประเภทของการกระเจิง

รังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมด

ผลรวมของค่าการแผ่รังสีดวงอาทิตย์โดยตรงและค่าการแผ่รังสีที่กระจัดกระจายภายใต้สภาวะท้องฟ้าสีคราม คือ รังสีดวงอาทิตย์ทั้งหมด

การเปลี่ยนแปลงของกิจกรรมสุริยะและระยะห่างระหว่างดวงอาทิตย์กับโลกจะทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในพลังงานรังสีดวงอาทิตย์ของขอบบนของชั้นบรรยากาศโลก คาดว่าพลังงานที่ดวงอาทิตย์แผ่ลงมายังโลกทุกๆ สามวันจะเท่ากับผลรวมของพลังงานของเชื้อเพลิงฟอสซิลทั้งหมดบนโลก การกระจายของรังสีดวงอาทิตย์ได้รับผลกระทบจากหลายปัจจัย เช่น ละติจูด ระดับความสูง สภาพอากาศ และเวลาแสงแดด เป็นต้น ซึ่งควรพิจารณาอย่างครอบคลุม โดยทั่วไป รังสีดวงอาทิตย์จะค่อยๆ ลดลงจากละติจูดต่ำเป็นละติจูดสูง เมฆมีความบางในพื้นที่สูง และผลกระทบของบรรยากาศต่อรังสีสุริยะที่อ่อนลงนั้นอ่อน และรังสีสุริยะก็แรง ตรงกันข้ามคือจริงในพื้นที่ระดับความสูงต่ำ วันที่แดดจ้ามีเมฆน้อย ผลกระทบของบรรยากาศที่มีต่อรังสีดวงอาทิตย์อ่อนลง และรังสีดวงอาทิตย์ก็แรง ในบริเวณเดียวกัน ยิ่งเวลาแสงแดดนานเท่าใดก็ยิ่งได้รับรังสีดวงอาทิตย์มากขึ้นเท่านั้น มีสามวิธีสำหรับมนุษย์ที่จะใช้ ในโครงการ โฟโตเทอร์มอล คอนเวอร์ชั่น การแปลงโฟโตอิเล็กทริก และการแปลงโฟโตเคมีคอล

การแปลงความร้อนด้วยแสง

การแปลงแสงเป็นความร้อนอาศัยตัวสะสมต่างๆ เพื่อรวบรวมทางวิทยาศาสตร์

ในยุคแรกๆ แอปพลิเคชั่นที่กว้างขวางที่สุดของ ไอเดียคือการ ทำน้ำร้อน และมีพ... ระบบน้ำร้อนส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามส่วน: ตัวเก็บประจุ อุปกรณ์จัดเก็บ และท่อหมุนเวียน

โดยการใช้หลักการให้ความร้อนในฤดูหนาวนั้นมีการใช้ในพื้นที่เย็นหลายแห่งมาหลายปีแล้ว เนื่องจากอุณหภูมิในเขตหนาวจะต่ำมากในฤดูหนาวจึงต้องจัดหาอุปกรณ์ทำความร้อนภายในอาคารหากต้องการประหยัดการใช้พลังงานจากฟอสซิลสามารถลองใช้ที่อ้างอิงได้ ระบบน้ำร้อนส่วนใหญ่มีตัวอย่างการใช้ระบบลมร้อนด้วย ระบบห้องทำความร้อนประกอบด้วย ไอเดียระบบ, ระบบช่วยพัดลม, ระบบจัดเก็บความร้อน, และอุปกรณ์ทำความร้อนภายในอาคาร, ระบบตัวสะสมความร้อน ความร้อนจากการแผ่รังสีจากแสงอาทิตย์จะถูกเก็บไว้โดยของไหลทำงานในตัวสะสม จากนั้นให้ความร้อนในห้อง

ในปัจจุบัน ประเทศสหรัฐอเมริกาได้สร้างเสาเข็มแอคทีฟกว่า 1 ล้านเครื่อง และมากกว่า 250,000 เครื่องที่ทำงานแบบพาสซีฟ พล ลังงาน งแฌฌฌฌฌฌฌฌฌฌอจานฌไหลตามธรรมชาติของอากาศเย็นและรฉอน

การแปลงตาแมว

การแปลงโฟโตอิเล็กทริกเป็นเรื่องเกี่ยวกับการแปลงพลังงานโครงการให้เป็นพลังงานไฟฟ้า ในปัจจุบัน ในโครงการนี้สำหรับการผลิตไฟฟ้ามี 2 วิธี คือ ขั้นแรก การสร้างความร้อนคือการให้ความร้อนโพลี El 1 อันดับแรกเป็นพลังงานความร้อน พลังงานความร้อนผ่านกังหันไอน้ำเป็นพลังงานไฟฟ้า 2 พลังงานแสง แบตเตอรี่คือการใช้งาน โฟโตอิเล็กทริกเอฟเฟคจะแปลงพลังงานโดยตรงเป็นพลังงานไฟฟ้า

หลักการทํางานของแบตเตอรี่: มีวัสดุหลายชนิดที่สามารถผลิตเอฟเฟกต์เซลล์แสงอาทิตย์ได้ เช่น ซิลิกอนผลึกเดี่ยว ซิลิคอนโพลีคริสตัลลีน ซิลิคอนอสัณฐาน แกลเลียม อาร์เซไนด์ ซีลีเนียมทองแดงอินเดียม และอื่นๆ หลักการในการผลิตไฟฟ้านั้นเหมือนกัน โดยนำคริสตัลมาเป็นตัวอย่างเพื่ออธิบายกระบวนการผลิตไฟฟ้าจากเซลล์แสงอาทิตย์ ผลึกซิลิกอนชนิด P สามารถเจือด้วยฟอสฟอรัสเพื่อให้ได้ซิลิกอนชนิด N ทำให้เกิดจุดต่อ P-N เมื่อแสงฉายรังสีที่พื้นผิวของการชาร์จ โฟตอนส่วนหนึ่งจะถูกดูดซับโดยวัสดุซิลิกอน พลังงานของโฟตอนจะถูกถ่ายโอนไปยังอะตอมของซิลิกอน ทำให้อิเล็กตรอนเคลื่อนที่และกลายเป็นอิเล็กตรอนอิสระที่รวมตัวกันทั้งสองด้านของ PN ทางแยกเพื่อสร้างความต่างศักย์ เมื่อเปิดวงจร ภายใต้การกระทำของแรงดันไฟฟ้านี้ กระแสจะไหลผ่านวงจรภายนอกเพื่อผลิตกำลังไฟฟ้าออกที่แน่นอน สาระสำคัญของกระบวนการนี้คือ: กระบวนการของการแปลงพลังงานโฟตอนเป็นพลังงานไฟฟ้า พื้นฐานของการแปลงพลังงานเซลล์แสงอาทิตย์คือผลกระทบของเซลล์แสงอาทิตย์ของทางแยก เมื่อแสงฉายรังสีที่จุดแยก pn จะเกิดคู่อิเล็กตรอน-รู ตัวพาที่สร้างขึ้นใกล้กับจุดเชื่อมต่อภายในของเซมิคอนดักเตอร์ไปถึงบริเวณประจุในอวกาศโดยไม่รวมตัวกันใหม่ เมื่อถูกดึงดูดโดยสนามไฟฟ้าในตัว อิเล็กตรอนจะไหลเข้าสู่บริเวณ n และ รูไหลเข้าสู่ p ส่งผลให้มีอิเล็กตรอนเกินในพื้นที่ n และมีรูส่วนเกินในบริเวณ p พวกมันสร้างสนามไฟฟ้าที่สร้างด้วยแสงซึ่งอยู่ตรงข้ามกับทิศทางของสิ่งกีดขวางใกล้กับทางแยก pn สนามไฟฟ้าที่สร้างด้วยแสงยังทำให้โซน p มีประจุบวกและโซน N มีประจุลบ แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะถูกสร้างขึ้นในชั้นบาง ๆ ระหว่างโซน N และ P -zone ซึ่งเป็นเอฟเฟกต์โซลาร์เซลล์ ในเวลานี้หากวงจรภายนอกลัดวงจรโฟโตเคอร์เรนต์ที่เป็นสัดส่วนกับพลังงานแสงตกกระทบจะไหลเข้าสู่วงจรภายนอกซึ่งกระแสนี้เรียกว่ากระแสไฟลัดวงจรในทางกลับกันหากปลายทั้งสองของ PN เปิดทางแยก หลุมจะไหลเข้าสู่โซน N และโซน P ตามลำดับ เพื่อให้ระดับ Fermi ของโซน N สูงกว่าระดับ Fermi ของโซน P และสร้างความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นระหว่างระดับ Fermi ทั้งสองระดับ ค่านี้สามารถวัดได้และเรียกว่าแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด เนื่องจากทางแยกมีความเอนเอียงไปข้างหน้าในเวลานี้ โฟโต้กระแสไฟลัดวงจรที่กล่าวถึงข้างต้นจะเท่ากับกระแสไฟฟ้ าของไดโอด และสามารถหาค่าของความต่างศักย์ได้จากสิ่งนี้ ในปัจจุบันต้นทุนของการทำวัตรยังค่อนข้างสูงเพื่อให้มีพลังงานเพียงพอจึงจำเป็นต้องใช้พื้นที่มากในการวางแบตเตอรี่

ในปี พ.ศ. 2496 Bell Labs ในประเทศสหรัฐอเมริกาได้พัฒนาซิลิคอนแห่งแรกของโลก โดยประสิทธิภาพในการแปลงอยู่ที่ 0.5% ในปี 1994 ประสิทธิภาพในการแปลงของทอสงังงาน ังงอแสยะแ เพิ่มขึ้นเป็น 17%

การแปลงเคมีด้วยแสง

การแปลงโฟโตเคมีคอลเป็นการแปลงครั้งแรกของโรงไฟฟ้าเป็นพลังงานเคมี แล้วจากนั้นไปเป็นพลังงานอื่น เช่น พลังงานไฟฟ้า เรารู้ว่าพืชพึ่งพาคลอโรฟิลล์ในการแปลงพลังงานแสงเป็นพลังงานเคมีเพื่อให้เกิดการเติบโตและการสืบพันธุ์ของตนเอง หากสามารถเปิดเผยปริศนาของการแปลงเคมีด้วยแสงได้ คลอโรฟิลล์เทียมก็สามารถนำมาใช้ผลิตกระแสไฟฟ้าได้ ในปัจจุบัน ได้มีการสำรวจและศึกษาเกี่ยวกับการแปลงโฟโตเคมีคอลอย่างแข็งขัน