1.1　太阳辐射及太阳能资源的特点

1.1.1　太阳辐射

太阳能本质上是一种具有光谱特征的电磁波。太阳辐射的能量集中在200～2500nm的波长区域，其中可见光和近红外区域能量占据了最大的比重，约占太阳辐射总能量的95％，如图1-1所示。大气层上界的太阳辐射由于不受大气影响，所以有一个比较恒定的数值，称为太阳常数，其值为（1367±7）W/m2。

图1-1　太阳辐射光谱

全球强太阳辐射地区通常位于大陆西部的热带地区，而不是赤道附近。干旱或半干旱地区的太阳辐射要强于热带或赤道湿热地区。

1.1.2　太阳能资源特点

太阳能作为最重要的可再生能源之一，其资源开发利用主要具有普及、清洁、经济的特点。

1.1.2.1　普及

虽然由于地理纬度的不同、气候条件的差异导致各地太阳能辐射不均匀，但是相比仅在部分地区存在的水能、潮汐能、地热能，太阳能对于大多数地区来说都可随取随用。这为常规能源和水资源缺乏地区提供了非常好的能源解决途径。

同样，相比于风能的区域性和不确定性，太阳能在多数地区的白天都比较稳定，无论是供热还是发电，在全年都会有比较稳定的输出。

1.1.2.2　清洁

太阳能和风能、潮汐能、地热能等清洁能源一样，其利用过程中几乎不产生污染，基本无CO2排放。虽然在太阳能利用设备的制造过程中会有CO2排放和产生少量污染，但这些CO2排放相对其产生的能源来说可以忽略。

例如，在整个光伏产业链中，除了硅料生产环节，其他的中下游环节基本不存在污染。目前，全球80％以上的多晶硅都是采用“改良西门子法”生产。其最终副产物比例最大的是SiCl4，依靠目前国内的多晶硅技术生产条件，每生产1kg多晶硅就要产生15～16kg的SiCl4，而国际上则一般是8～10kg。对于副产物，目前最具可行性和经济性的方式就是利用SiCl4生产有机硅或气相SiO2纳米材料，从而在很大程度上避免了污染。

光伏发电系统的能量回收期也是人们关注的重点。按照目前的技术水平，晶体硅电池的能量回收期约为1.6年，而光伏组件的设计使用寿命为25年。也就是说，生产出的太阳能组件在实现生产能耗回收后，几乎不用再消耗电量，可再发电约23年，并且没有任何污染物排放。事实上，即使25年之后，太阳能组件的发电效率大约相当于之前的70％～80％，仍可使用很长一段时间。

1.1.2.3　经济

在目前的技术水平下，太阳能利用已具有较好的经济性。例如，太阳能热水器、太阳能房，虽然一次性投入较高，但其使用过程不耗能，在生命周期的使用成本要远低于电热水器和燃气热水器。再如，太阳能发电系统，其度电成本已低于1元；根据补贴和安装形式的不同，经济回收期已缩短为3～8年，具有很高的经济性。而随着技术的发展和规模化应用，太阳能利用的经济性将会更加明显。