第一篇：仿生學對人類社會發(fā)展的貢獻

仿生學對人類社會發(fā)展的貢獻

一、仿生學的概念

所謂“仿生”，顧名思義就是向生物學習、模仿或取得啟示，仿造各種生物的優(yōu)點以用在人類科學技術的創(chuàng)造或改進上。仿生學一詞是1960年由美國J.E.斯蒂爾提出的。他認為“仿生學是研究以模仿生物系統的方式、或是以具有生物系統特征的方式、或是以類似于生物系統方式工作的系統的科學”。盡管人類在文明進化中不斷從生物界受到新的啟示，但仿生學的誕生，一般以1960年全美第一屆仿生學討論會的召開為標志。

仿生學的研究范圍主要包括①力學仿生：研究并模仿生物體大體結構與精細結構的靜力學性質，以及生物體各組成部分在體內相對運動和生物體在環(huán)境中運動的動力學性質。②分子仿生：研究與模擬生物體中酶的催化作用、生物膜的選擇性、通透性、生物大分子或其類似物的分析和合成等。③能量仿生：研究與模仿生物電器官、生物發(fā)光、肌肉直接把化學能轉換成機械能等生物體中的能量轉換過程。④信息與控制仿生：研究與模擬感覺器官、神經元與神經網絡、以及高級中樞的智能活動等方面生物體中的信息處理過程。此外，它還研究與模擬體內穩(wěn)態(tài)，運動控制、動物的定向與導航等生物系統中的控制機制，以及人---機系統的仿生學方面。人工智能和智能機器人研究的仿生學方面---生物模式識別的研究、大腦學習、記憶和思維過程的研究與模擬，生物體中控制的可靠性和協調問題等---是仿生學研究的主攻方面。

因此仿生學就是人類在認識自然和改善自然的過程中，通過科學的探索和研究，模仿自然界中一些生物的特殊本能的原理，來解決某些人類傳統認識無法解決的一些疑難現象的一門高科技邊緣科學。

二、仿生學的歷史貢獻

仿生學在人類歷史發(fā)展過程中所做出的貢獻可謂源遠流長。尤其是近幾個世紀，仿生學在軍事、醫(yī)學、生物、電子等高端技術領域的應用更是給人類的發(fā)展帶來了創(chuàng)新革命。

在軍事上，模仿野豬嘴發(fā)明的防毒面具，模仿海豚皮膚的溝槽結構，應用于船艦外殼上，可減少航行湍流，提高航速。模仿鳥類滑翔原理發(fā)明飛機；模仿“蓮花效應”將其應用于飛機表層、汽車外殼達到自清潔的目的；模仿蒼蠅等昆蟲的視覺原理研制智能武器和仿生眼等；在醫(yī)學上，根據蒼蠅在細菌環(huán)境中生存的原理研制出的免疫抗菌劑，模擬人體器官設計出各種仿生器官用于醫(yī)學手術中等等；在生物上，屋頂瓦楞模仿動物的鱗甲、船槳模仿魚的鰭、鋸子學的是螳螂臂，根據跑行中的貓的前爪墊的功能和蜘蛛網的柔順結構及其穩(wěn)定性設計出的汽車輪胎等等。

因此，有專家指出：人類進化只有500萬年的歷史，而生命進化已經經歷了約35億年的歷史，模仿人的創(chuàng)造固然重要，模仿自然更有無限的潛力和機會，更有可能提高原始創(chuàng)新的能力。而且從仿生學在各行業(yè)領域的運用結果也表明，仿生學為人類解決各種疑難現象提供了一種可能，它對人類發(fā)展的貢獻是巨大的、無可替代的。

三、仿生學在現代科技領域中的重要地位仿生學的研究與推廣在中外科技領域都受到高度關注和重視，它被認為是各國在21世紀的世界市場上占有主動地位的先期條件：

1、國內：仿生學的研究在國內起步較早但直到本世紀初才逐漸受到重視，尤其是在2003年下半年，國內科學領域層次最高的研討會香山科學會議三個月內曾兩度聚焦仿生學，對于這個只有基礎科學研究的前沿問題和我國重大工程技術領域中的科學問題才可以作為會議主題的研討會，能兩度關注仿生學，足以證明這個學科發(fā)展的重要性以及國內科學領域對仿生學的重視性。經過討論與會的專家建議：將“仿生科學與技術”列入重大基礎研究國家計劃和國家中長期科學技術發(fā)展規(guī)劃，有重點地建議一批具有國際水平的仿生科學和仿生技術實驗室，將更有利于國內高端技術領域的開發(fā)與創(chuàng)造。

2、國外：在發(fā)達國家，早在20世紀90年代初，就已經為發(fā)展仿生學這門交叉學科的基礎研究做了精心準備和長期計劃。在美國，他們認為仿生學是一切創(chuàng)新成果的源頭，所有高科技成果的85%均源于仿生學，因此設定了一項優(yōu)先發(fā)展先進制造、先進材料以及先進軍事裝備研究等領域的長期計劃。德國的研究與技術部已就“21世紀的技術”為題在自適應電子技術、納米技術、仿生材料、生物傳感器等領域投入了相當大的財力和物力。日本、俄羅斯以及韓國等國都有相應的計劃。不僅如此，在許多英美著名大學如麻省理工學院、史丹佛大學、哈佛大學等，均設有：“仿生”教育課程，由此可見發(fā)達國家對仿生技術在未來發(fā)展與應用的重視。

因此，仿生學可以說在人類社會科學與發(fā)展的歷史過程中，創(chuàng)造了一個又一個奇跡，每一個奇跡的創(chuàng)造都將帶來人類歷史上的革命。它的興起，標志著人們對生物科學的研究進入一個嶄新的階段，也意味著人類文明程度顯著提高，在不斷呼吁科技跨領域整合的今天，仿生科技甚至被認為是主導未來的科技革命，同時，被譽為與克隆技術、基因治療、DNA檢測技術等高科技合稱為未來人類開創(chuàng)更美好新世界的八大科技。

四、自然仿生療法的起源及其同現代醫(yī)學的關系

1、自然仿生療法的概念

自然仿生療法是通過對自然界中具有生命活動特異能力的動物、植物適應生存環(huán)境功能的原理和研究，探索和開發(fā)出與人類生活中相關現象的內在聯系的規(guī)律，并不斷加以系統化、規(guī)范化，通過對生物特異能力的模仿，運用自然生命力來補充人體本身的生命力，從而達到以強補弱，促使人體獲得健康狀態(tài)的學問。它是效法大自然中的生物規(guī)律，以調理恢復人的自然之性，激發(fā)人體抗御疾病的潛能為主要手段。調暢機體的失衡狀態(tài)，達到祛病養(yǎng)生的目的。

2、自然仿生療法的起源

自然仿生療法起源于遠古時代，浩如煙海的中醫(yī)藥學是自然療法的支撐體系。在長期的生活實踐中，先人總結出“法于自然”的養(yǎng)生原則，遠在數千年就有認識“自然力量”、利用“自然力量”防治疾病、延年益壽的文獻記載。春秋戰(zhàn)國時期的《黃帝內經》中提出了“天人相應”和“正氣存內，邪不可干”的重整體、重內因的觀念。早在我國漢代，名醫(yī)華佗就模仿“虎、熊、鹿、鶴、猿”的姿勢發(fā)明了調和五臟，防病延壽的五禽戲養(yǎng)生操。直到現代，太極拳、五禽戲等保健養(yǎng)生之術仍被廣泛采用，這些傳統的方法和手段為中華民族的繁衍和昌盛做出了重要貢獻，同時也成為現今自然仿生療法的主要內涵。

3、自然仿生療法與現代醫(yī)學的關系

由于現代醫(yī)學的理論體系已相當完備，對人體功能活動生理病理是認識非常精確，更為重要的是現代醫(yī)學總能借助先進的儀器科研成果來從事基礎研究和醫(yī)療實踐，使現代醫(yī)學在人們醫(yī)療的實踐活動中占有絕對優(yōu)勢，而成為醫(yī)療的主體。然而現代醫(yī)學的突飛猛進雖然從根本上改變了醫(yī)學發(fā)展的過程，使許多疾病得到了有效控制，但隨之而來的是化學藥品的副反應的日趨嚴重。現代文明使得人們與大自然之間的距離逐漸增大，許多文明病、富貴?。ㄈ绶逝郑┮嚯S之產生。化學藥物在治療一些疾病時往往顯得力不從心。自然仿生療法相對安全無害，副作用及不良反應較小，取材方便、操作簡單、效果顯著，且無痛苦，因此受到病患者及家屬的普遍歡迎和重視。人們一方面通過先進的儀器和設備來研究疾病的死亡的奧秘，試圖在此基礎上達到早期防治的目的，另一方面則會對自然仿生療法寄予厚望，希望能回歸自然。而現代醫(yī)學的發(fā)展尤其是各種精確儀器的使用也為自然仿生療法的研究、發(fā)展與運用提供了更為有利的條件，兩者之間互為推動，相互發(fā)展，其和諧、統一的關系將為未來人類健康事業(yè)做出巨大貢獻。

五、自然仿生減肥法的核心理論基礎---破譯冬眠動物的自然瘦身密碼

1、冬眠動物習性給減肥帶來的科學啟示

每當北方寒冷的冬季來臨之際，植物枯萎落葉，昆蟲蟄伏，大雪封山，百食難覓。許多動物受自然環(huán)境的影響，被迫停止攝食進入長達幾個月的冬眠期，在此期間不吃不喝卻生命無憂，有些動物通過冬眠靜養(yǎng)生息，還能使生理的各個機能得以調整和改善。其共同的規(guī)律就是靠入冬前積累的營養(yǎng)物質（主要是脂肪）來維持基礎代謝，延續(xù)和修養(yǎng)生命，其冬眠前的脂肪積累最高，三個月內體重最高可超出原來的40%，越冬后體重一般都要減輕10%--20%，甚至31%以上。冬眠動物共有的這種特異生物現象，尤其是冬眠前在短時間集中進食的習慣很類似于許多肥胖者無節(jié)制的暴飲暴食的增胖過程，那能否模仿冬眠動物進行冬眠來達到減肥的目的?這個設想為自然仿生減肥法提供了科學啟示。

2、對冬眠動物的典型代表中國林蛙和北方烏龜生理習性的研究

在所有冬眠動物中最有代表意義的則屬北方的林蛙和烏龜，前者冬眠后通過消耗體內積蓄的脂肪體重下降的比例最大，而后者通過冬眠使各種生理機能得到最為明顯的調理和改善，是其長壽的主要原因之一。

林蛙冬眠期的生理特點：林蛙在冬眠期內，四肢屈曲，雙眼緊閉，不食不動，以靜養(yǎng)生息，基礎代謝放慢，基礎代謝率降低。經過研究，發(fā)現林蛙在冬眠期生理上只有兩個明顯的興奮點，一是心臟，二是呼吸，并且二者之間按照某種規(guī)律進行著協調而統一的運動，這種運動類似一種波狀運動。也正是這種呼吸運動的存在，才能使它們將體內多余的脂肪不斷地消耗轉化為能量隨著緩緩流動的血液作為營養(yǎng)，輸送到周身細胞，保持正?；A代謝的進行使其越冬后體重自然減輕。

同時研究結果表明，北方烏龜在冬眠期運用本能特有的呼吸方法，使其生長期中呈現出的高血糖、高血脂、高膽固醇及甘油三酯的含量能夠得到迅速的下降趨致平衡，同時使心率放慢變得平穩(wěn)，防止了多種疾病的發(fā)生，進而使其成為動物中的長壽之星。

通過破譯冬眠動物是通過什么來消耗自身存積的脂肪，借以延續(xù)生命實現自然瘦身并調理和改善生理的各種機能，是創(chuàng)建自然仿生減肥法的關鍵。中國林蛙生長期與冬眠攝食曲線圖

3、冬眠動物自然瘦身的關鍵因素---冬眠動物體中生物酶的催化作用

通過對中國冬眠動物林蛙和烏龜特殊習性的研究，從而揭開了仿生減肥法的作用機理：

①從林蛙冬眠期里參與體內脂肪分解的營養(yǎng)要素入手分析，模仿改善肥胖者體內營養(yǎng)的構成，通過補充“人體體重調節(jié)中樞”所需營養(yǎng)，維護中樞正常功能，實現以補瘦身。科學研究證明脂溶性維生素A、D、E、K和胡蘿卜素對脂肪有明顯的分解和吸收作用。通過林蛙冬眠的研究發(fā)現，在通常情況下林蛙的脂肪是被某種特殊的消化酶分解為脂肪酸和甘油儲存于體內，來為林蛙越冬期提供能量的，這一發(fā)現為仿生減肥能夠達到迅速分解肥胖者體內脂肪尋求到了有效途徑。同時這一研究正好與美國科學家J.E.斯蒂爾于1960年提出的仿生學的研究范疇不謀而合，即研究與模擬生物體中酶的催化作用。

②從模仿林蛙和烏龜的呼吸入手來改變肥胖者的呼吸。通過模仿林蛙和烏龜深而有規(guī)律的呼吸，促進脂肪分解，實現在特定條件下的能量轉化，這種仿生呼吸可以使肥胖者的肺部充滿大量氧氣，改善肥胖者體內的氣血運行條件，不僅使增加吸收氧氣的數量成為可能，而且通過呼吸可以有意識地把它送到身體各部位，把較正常呼吸更多的氧氣帶進血液，能夠更好地激活人體的各功能細胞，增強吞噬細胞活力和免疫細胞活力，從而調整肥胖者的內分泌系統，從根本上治療和預防各種疾病的發(fā)生。

③從人體減肥同冬眠動物自然瘦身的差異性入手，模仿特定的仿生形體運動，調和人體五臟的氣血平衡，增加熱耗促進脂肪的轉化。

六、自然仿生減肥法的技術問題及世界最新研究成果和未來前景

從近幾年的市場推廣過程中我們不難發(fā)現，自然仿生減肥在減肥市場上處于主導性的地位。

①首先仿生學是一門前瞻性的科學，其研究與發(fā)展需要大量基礎學科的配合與支持，以及各種精端檢測儀器的使用，作為一個課題的研究成果，國家有關政府部門應給予支持與扶持。

②減肥效果與冬眠動物體內酶存在于人體后的活性和穩(wěn)定性有著必然的聯系，因此關于酶的研究技術成為關鍵因素。

③脂肪能夠分解，是酶參與作用的結果。研究發(fā)現，在冬眠動物體內這種酶的啟動非常自由，但在生物體內卻受到一些相關連因素的控制，例如基因。因此，發(fā)現能夠控制和啟動酶作用的這些因素成為未來自然仿生減肥的主攻方向，這種發(fā)現，使人類徹底解決肥胖成為一種可能。

七、關于冬眠動物的最新發(fā)現和研究成果

早在2001年，瑞士科學家卡爾森發(fā)現冬眠動物體內存在調控酶轉化的開關能

力。在正常生長期，其體內糖分解活躍，脂肪分解處于平穩(wěn)狀態(tài)；而在冬眠期內，脂肪分解處于活躍狀態(tài)，糖分解趨于穩(wěn)定，這正是啟動了酶的轉化功能。那么這種調控能力又是因何引起的？

據美國最新的科研成果稱，美國科學家在冬眠動物血液里發(fā)現了一種叫做“冬眠激素”的物質，它對冬眠起調控作用，將此物質注入其他非冬眠動物體內，也出現了典型的冬眠狀態(tài)。而國際冬眠學會主席馬伊爾宣稱，他和另一位科學家安德魯發(fā)現了兩種能控制和啟動一些酶的基因PL和PDK--4，而這些酶能改變身體耗用糖類以取得能量的習性，負責指揮動物機體在嚴寒下多燃燒脂肪，少消耗糖，并多儲存一些葡萄糖，從而進入冬眠狀態(tài)。此項研究結果表明，在不遠的將來，人們一方面通過仿生學原理在冬眠動物體內提取脂肪分解酶與消化酶，另一方面通過“冬眠激素”將酶更好地作用于人體，使其自然發(fā)揮酶的轉化功能，因此，仿生學與基因的完美結合，將徹底解決人體肥胖問題。

八、自然仿生減肥的未來前景

值得提出的是，自然界中還有許多動植物的特性值得人類去模仿和研究，比如駱駝，可以在惡劣的沙漠環(huán)境中，長達十天的時間不進食、不喝水，這與其駝峰中所儲存的脂肪有著必然的聯系，但脂肪是如何通過轉化變成所需的能量與水呢？還有蝙蝠，其冬眠前后體重最高可達40%，作為哺乳類動物，其基因更與人類相似，對于它的研究也將更具前景性??

因此，我們可以肯定，通過對大自然的不斷學習與研究，自然仿生減肥將一直走在減肥歷史的前列，其研究成果必對人類的健康事業(yè)做出巨大貢獻，同時創(chuàng)造出更多、更大的社會與經濟價值

第二篇：易經對現代社會發(fā)展的貢獻

2012-2013年第二學期 《易經與中國傳統文化》結課論文

論文題目：易經對現代社會發(fā)展的貢獻

系別：軟件學院 專業(yè)：網絡工程

班級：12網絡工程（升）三班學號：1215134046 姓名：謝昊天 任課教師：龐彥林

易經對現代社會發(fā)展的貢獻

【摘要】 《易經》的形成過程經歷的幾千年，從伏羲始作八卦，以后經過炎帝、黃帝、又經夏、商，不斷地演進，再到周文王重新演繹,整理卦辭、爻辭，還有孔子作《十翼》?幾千年來凝結了多少人共同的心血！《易經》是中國文化最古老的典籍。歷代正統的學者，用許多不同的文字贊揚它，推崇它為“群經之首”，致予無上的敬意。相反的，認為僅是古代的一部卜筮之書，近于巫祝的誣詞，卑不足道。只是經過孔子的傳述《周易》以后，又加上歷代許多學者穿鑿附會，才有了后世的盲從和崇敬。甚之，近代以來，還有許多類似輕薄的譏諷。

【關鍵字】 《易經》 中國傳統文化 哲學 感悟 命運

【正文】

易者，易也，不易也，于易中究其不易之道也，然人為其中心也。滾滾歷史長河奔流不息，朝代換了又換，風流人物出了無數，又都灰灰湮滅，人在變，風景在變，不變的是人生的終點與起點以及那人生中的智慧。

一、《易經》是中國傳統文化的基礎，是溝通天人這際的橋梁

人性本源于天道，然在后天的社會生活中，卻越來越背離了天道。背天離道之人，又何以見其本性而等天齊地呢？古圣先賢對人類的最大貢獻之一，便是給人類留下了一部登天的梯子，造就了一座由人及天的橋梁--《易經》。

《易經》本身就是古人對天道規(guī)律的形象化演示與文字述說?！吨芤住吩兑住?，漢代以后稱為《易經》，是周代貴族求神問卜的書，包括經、傳兩部分，經文部分包括卦形、卦辭、爻辭、傳文則是后人對經文的解釋。

一部《易經》，上達天道，下通萬物，六十四卦，本身就是一座溝通天人之際的橋梁。人天尚未溝通，可以由此前往；人天已經溝通，便是進入了天人合一的高境界，便可隨心所欲而不逾矩了，即時時事事隨心所欲，而又時時事事符合天道，達到了天人合一的境界，便也具備了天道恒昌特性而可心想事成了，因此，《周易》被列為群經之首，在古人眼里，知易者對，不知者愚，甚或把學易看作人生這幸事。

二、《易經》包含著“道非常道，有無相生”的宇宙觀

“道非常道，有無相生”是中國道德哲學對自然界本質的深刻揭示，是對自然規(guī)律的高度總結。不僅包含著西方現代哲學唯物觀、發(fā)展觀、聯系觀更重要的是創(chuàng)立了西方哲學一直未重視的終始觀。

《易經》以自己獨特的方式把自然界這些發(fā)展變化規(guī)律滲透到自己的預測理論體系之中，把自己的理論體系置于正確的、科學的宇宙觀指導之下，為其預測的科學性，準確性奠定了堅實的基礎。

追溯《易經》中包含的哲學原理，有助于我們對《易經》的理解，準確的預測將要發(fā)生的事情。也有助于我們駁開《易經》的神秘面紗，糾正唯心主義的不全面、不客觀認識?！兑捉洝吠ㄟ^卦名、爻名立論，通過卦辭、爻辭論述事物的發(fā)展變化，通過斷辭指導人們吉兇趨僻。哲學原理就包含在卦序、爻序、卦名、爻名、卦變、爻變之中。

三、《易經》中包含“對立統一，負陰抱陽”的辨證法。

對立統一和負陰抱陽，是中西方哲學關于對立統一規(guī)律的不同表述，其實質相同。西方哲學關于對立統一的基本表述是對立雙方，相互對立，相互聯系，互為存在的前提。

中國道德哲學認為，萬物負陰而抱陽，沖氣以為和。既分陰陽說明二者不同是對立，既負又抱說明陰陽不可分離是統一，孤陰不生，獨陽不長。雙方就是在消長運動中達到平衡，從而使負陰抱陽的平衡體，能持續(xù)一定的時間而存在。當這個平衡被打破的時候，就是事物滅亡的時候，構成了萬物皆有生命（持續(xù)時間）的從有到無的過程。

中國人應用對立統一負陰抱陰的規(guī)律，表現為一分為

二、合二而一的分析問題，處理問題。這也是西方人認為中國人有獨特的邏輯思維方法之所在。中國人對這一規(guī)律的應用可以說與生俱來，得心應手。西方人在對立統一規(guī)律的應用方面，自始至終顯得生硬，不切合具體事物?！兑捉洝分袑σ环譃槎隙鵀橐坏倪\用可謂出神入化。

四、易經中含有中國傳統傳統文化的基本精神

中國傳統文化的基本精神是什么？高校教材《中國傳統文化概論》中歸為三點：

1、天人合一與以人為本；

2、剛健有為與自強不息；

3、厚德載物與中庸尚和。

天人合一與以人為本，強調人與自然的和諧統一，在天人這中，人是重點，人要去認識天道，實踐天道，體現天道，參與天道其中，最終實現天人合一。

自強不息與厚德載物，本出自《易傳》的兩句名言：“天行健，君子以自強不息，”“地勢坤，君子以厚德載物”。君子為什么要自強不息、厚德載物，因為天行剛健有為，地道柔順寬容，君子只不過是在法天則地而已。

至于中庸尚和，它本來也是上天的品質之一，中就是度，就是和，就是適可而止，不偏不依，老子云：“天之道損有余而補不足”，不就是不偏不依的中道嗎？晝夜的交替，寒暑的變化，草木的枯榮，不都是上天中和的體現嗎？

因此，就其實質與其追求的最高標準而言，中國傳統文化的基本精神是一而不是三，這個一，便是天人合一，天人合一之中，包含著人本主義，包含著自強不息，包含著厚德載物，包含著中庸尚和。

五、《易經》卦之第一感悟：養(yǎng)精蓄銳把握機會-----學會定位

就像易經的卦象需要一個定位一樣，人生也需要一個定位，哪怕是不太明確的有了定位，才會知道自己的機會在哪兒，才能安靜的走自己的路。定位對于我們大學生而言特別重要，大學是人生中最重要的階段之一，是你騰飛的地方，也可能是你墮落的天堂。如果找不到自己的定位，就會迷茫，不知道自己該干什么，該去哪兒，也感覺不到自己的存在感。定位就像一個坐標，它讓你充分的了解自己，對于自己制定目標和確立奮斗方向意義重大。如果你是一個耐得住寂寞的人，你可以定位自己為搞科研的，專心做學問；如果你喜歡人際交往，你就是一個社交人才，學生活動是你努力做好的方向；如果你找不到自己明確的定位，可以先測試一下，易經的卦可以幫你，說笑的，得靠自己找尋，人生的定位得靠自己！定好位后就的靜下心來走自己的路了，別管別人的風景有多美，默默地忍受路上的孤獨與寂寞，漸行漸遠。

希望自己鍥而不舍下去，早日奮發(fā)圖強，保留幼稚吧，留下童真，也許會慢慢磨掉，我也愿意。我們無法預知自己的命運。因為生活總在變，生活就流向大海的河流，河流很多，你不知道自己是那一條，上帝也不知道(我不信上帝)。命運就像一個長夜，我們永遠活在黑暗中，黑暗無邊，但也許前面就是光明。命運之所以精彩，就在于其不知性，你永遠不知道下一塊巧克力是什么口味的。

命運無法預知，好好把握現在，我很期待下一秒會發(fā)生什么。我也相信易經，因為它不只是單純的靠概率吃飯，它遵循某些客觀的規(guī)律，可以為我們的生活所用。

《易經》在科學正確的宇宙觀、人生觀的指導下立說和論述，是人類長期實踐經驗的總結一部完完全全的人文科學著作。我們應該進一步加大對《易經》進行全方位、多角度、深層次的研究，拋棄從唯心主義出發(fā)認識《易經》的立場和觀點，確立其科學地位，使之盡快進入理論殿堂，進入國民教育的正式內容，為以德治國，人格治理奠定理論基礎，為中華民族全面復興做出貢獻。

第三篇：物理學的進步對社會發(fā)展的貢獻

物理學的進步對社會發(fā)展的貢獻

電子的發(fā)現者是英國科學家湯姆孫發(fā)現的,這是第一個被發(fā)現的基本粒子,由于電子的發(fā)現,湯姆孫被后人譽為”一位最先打開通向基本粒子物理學大門的偉人”.他因電子發(fā)現和對氣體導電理論和實驗的研究所作出的貢獻獲1906年諾貝爾物理學獎.電子的發(fā)現打破了原子不可分的經典的物質觀,向人們宣告原子不是構成物質的最小單元,它具有內部結構,是可分的.電子的發(fā)現是與微觀物質組成有最直接的關系,它是組成原子的普適成分,它的質量比氫原子要小3個數量級.電子的發(fā)現開辟了原子物理學的嶄新研究領域.在這以后,電子的性質,在原子中電子的運動規(guī)律,電子通過晶體的衍射等都是物理學家感興趣的研究內容.在這些領域的不少研究成果都獲得了諾貝爾物理學獎.電子的問世開辟了電子技術的新時代.從20世紀20年代開始,從電子管生產到半導體管的誕生及半導體技術的發(fā)展,再到集成電路的發(fā)明,使人類進入微電子科技時代.作為現代技術革命的重要標志的微電子技術不僅使人類的通訊技術進入高速,準確和可靠的領域,同時,也大大促進了電子計算機技術的發(fā)展,微電子技術和電子計算機技術正是現代現代信息技術的兩個重要基礎,使今天人類社會又步入了一個新的發(fā)展時期即信息社會。

從17世紀至18世紀，牛頓力學和熱力學對機械工業(yè)，尤其是熱機的發(fā)展起了巨大的推動作用；19世紀，不斷發(fā)展的經典電磁理論，促進了工業(yè)電氣化和無線電通信的發(fā)展；20世紀上半葉，隨著相對論和量子力學的創(chuàng)立，人類的認識深入到原子和原子核內部，人類開始進入了核能時代和信息時代。此外物理學還有著豐富的精神價值：物理學的發(fā)展深深地影響著人類的思維方式和認識方式；物理學和哲學有著密切的關系，辯證唯物主義的產生和發(fā)展，從物理學中汲取了許多“營養(yǎng)”；物理學與數學在形成和發(fā)展過程中共同建立起來的“實驗方法”、“邏輯方法”和“概念方法，在科學研究中得到普遍的應用，成為科學方法論的三大支柱。因此，物理學對人類文明進步做出了積極的貢獻，成為當代人類文化的一個重要組成部分。

物理思想與方法不僅對物理學本身有價值，而且對整個自然科學，乃至社會科學的發(fā)展都有著重要的貢獻。有人統計過，自20世紀中葉以來，在諾貝爾化學獎、生物及醫(yī)學獎，甚至經濟學獎的獲獎者中，有一半以上的人具有物理學的背景；——這意味著他們從物理學中汲取了智能，轉而在非物理領域里獲得了成功?！催^來，卻從未發(fā)現有非物理專業(yè)出身的科學家問鼎諾貝爾物理學獎的事例。這就是物理智能的力量。難怪國外有專家十分尖銳地指出：沒有物理修養(yǎng)的民族是愚蠢的民族。

在我們的生活中，每時每刻都存在這屋里知識，比如說，坐車為什么要繼安全帶啊，這是物理學的慣性知識吧，我們?yōu)槭裁纯梢钥措娨暟?，電視機的制作與電磁學有關吧，其實許多的家用電器都是依據物理知識制造出來的。隨著物理學的進步科學家制作出來的東西會更先進，無論是對社會還是人類都是有幫助的，像電話，電腦，哪一個不是用物理學作為基礎。

近代科學技術自19世紀傳入中國以來，經歷了一段非同尋常的曲折過程。從19世紀中葉自強運動中開始的“師夷之長技”和“求強求富”，到20世紀初年的“科學救國”、“實業(yè)救國”思潮，從50年代的“向科學進軍”，到20世紀末葉的“科教興國”戰(zhàn)略，中國人對科學技術給予了多少希望、夢想和憧憬！150年來，中國科學技術的進步是顯著的，但在全人類共同創(chuàng)建的現代科學技術大廈中，中國人的貢獻還相當有限，中國科學技術的現代化還沒有完成。站在新世紀的門檻上，中國應該如何發(fā)展科學技術，追趕國際先進水平，實現“科教興國”的歷史重任？面對這樣重大的問題，我們不僅要深入了解和借鑒科學技術發(fā)達國家的經驗，還必須深入研究中國近現代科學技術發(fā)展的歷程及其與社會文化的關系，力求準確地把握科學技術的特性及其發(fā)展機制，總結中國近現代科學技術發(fā)展的歷史經驗和教訓。令人遺憾的是，我們在致力于解決眼前的科學和技術問題，追趕國際先進水平的時候，卻很少系統地探討和總結我們一二百年來科技發(fā)展的經驗和教訓。長期以來，我們對如何推進中國科學技術的進步、創(chuàng)造有利于科學技術發(fā)展的社會條件和文化氛圍缺乏應有的認識。結果，我們不僅不易充分汲取歷史的經驗教訓，反而可能重復舊的失當的政策和舉措。因此，在面臨重任和挑戰(zhàn)的今天，系統的研究中國近現代科學技術發(fā)展史不但是學術研究的一項緊迫任務，也是現實賦予我們的重大課題?！拔锢怼币辉~，在2300年前我國的先秦時期就出現了。當時的思想家還認為自然界的規(guī)律和人文社會的規(guī)律是統一的，人文社會的法則也應該歸結為天地、自然的法則。從這點來看，當時的物理學與哲學是混為一體的。

其實“物理”一詞，在2300年前我國的先秦時期就出現了，但當時的含義比現在的“物理”要廣泛得多。它泛指人類對自然界及人類自身的理性認識或世界萬物的道理。中國古代的學者很注意對自然現象的觀察和理解，他們認為對自然規(guī)律的認識，對于每個人的世界觀、人生觀以至于人格的形成至關重要。當時的思想家還認為自然界的規(guī)律和人文社會的規(guī)律是統一的，人文社會的法則也應該歸結為自然的法則；后來有人把這個觀點概括為“天人合一”。從這點來看，當時的物理學與哲學是混為一體的。例如，孔子在《大學》中把人的教育過程描述為:一個人首先要盡力探求世界萬物的道理，深入理解得到的各種知識，才會有崇高的理想和堅定的信念，才能修養(yǎng)好人高尚的品德；每個人有了好的品德，才能處理好家族、社會與國家的關系，達到天下太平。生活在公元前4世紀的屈原，在他著名的《天問》一詩中就曾一連向大自然提出了172個問題，表現了中國古代先賢追求真理的精神。中國古代學者對物理現象和規(guī)律的重視和探究不僅深刻地影響著人們的價值觀，促進了中國社會經濟和科學文化的發(fā)展，還導致一系列的技術發(fā)明。例如中國在很早的時期就建立了先進的天象綜合觀測技術，創(chuàng)建了一批珍貴的記錄，包括用甲骨文記錄的、世界最早的超新星爆發(fā)事件。通過長期的觀測與實踐，創(chuàng)造了與農業(yè)生產相結合的農歷，促進了農業(yè)經濟的發(fā)展，并延用至今在湖北隨縣曾侯乙墓出土的編鐘又如聲學上，在樂器制作、聲音傳播規(guī)律的掌握以及具備完美聽覺的音樂殿堂的建造上都取得了突出的成就。1978年在湖北隨縣出土了公元前500年制造的曾侯乙編鐘，共8組合計65件?，F代中國物理工作者通過研究，發(fā)現它所包含的物理內容令人驚嘆!由青銅鑄成的編鐘，鐘形是扁瓦形的而不是圓的，每個鐘具有雙音性質，各自可以發(fā)頻率相差大三度或小三度的兩個音。整個編鐘的音域共5個八度，中音區(qū)12個半音俱全，音高幾乎與現代樂器的音高一致。編鐘的延音短，能夠演奏旋律快的音樂，鐘上突起的鐘枚起到濾波的作用，使音質更為優(yōu)美，無論是中華民族音樂還是西方的交響樂曲都能演奏。聲學分析表明，編鐘正著敲時鐘體振動波譜的最大振幅正好在正中，而波節(jié)則在離正中側敲點處；編鐘側敲時振動波譜的最大振幅正好在側邊，而波節(jié)則正好在正敲點處，因此兩種聲音互不干擾。扁形的鐘體剛性比圓形的要高得多，振幅衰減得快，從而延音短能夠演奏旋律快的樂曲。2000年9月在巴黎中國文化周上演出的古代編鐘樂舞，曾引起歐洲觀眾的廣泛贊揚。編鐘在法國巴黎舞臺上演奏時，除了中國古代樂曲外，還演奏了一段第9交響曲。其他如力學方面我國在杠桿原理、靜力平衡原理以及在能夠演奏旋律快的音樂秤量工具和建筑結構等方面也很早就有很多建樹；光學方面，在墨子的《墨經》中對幾何光學的現象已有相當完整的表述，當時已發(fā)現小孔成像技術，發(fā)展了金屬放大鏡技術等。歷史上，中華民族以高度的智慧和能力通過各種各樣的發(fā)明創(chuàng)造，為人類文明的發(fā)展作出了偉大的貢獻。在16世紀之前的相當長的一個時期中，中國科技領先世界，其中對物理現象及其規(guī)律的研究和應用起了十分重要的作用。無庸諱言，中國的物理盡管在當時是先進的，但與近代的物理相比，卻有著質的差距：還沒有在系統實驗的基礎上，通過“由此及彼”、“由表及里”、“去粗取精”、“去偽存真”的過程上升到系統的、科學的理性認識；還不能定量地表達客

觀世界的普遍規(guī)律，進而精確預言客觀物體未來的狀態(tài)。

中國近代物理學的歷程

中國近代物理學的發(fā)展不如西方，一方面因為長期的封建統治不利于“求真唯實”的近代科學的萌發(fā)，“閉關鎖國”又阻止了西方近代科學的傳入;另一方面也因為我國的傳統文化比較講究實用，缺乏科學探索和建立理性思維體系的動力。令人遺憾的是，近代科學并沒有起源于先前經濟科技發(fā)達的中國，中國近代物理學的起步比西方晚了200多年。其中深刻的原因十分復雜，需要歷史學家從各個角度仔細研究才搞得清楚。一方面可能在長期封建統治下的倫理道德與文化觀念，包括“君君、臣臣、父父、子子”，“唯君是從”，“唯古是尊”等等，不利于講究“求真唯實”的近代科學的萌發(fā)；加上清代“閉關鎖國”的政策又阻止了西方近代科學的傳入。另一方面我國的傳統文化比較講究實用，缺乏科學探索和建立理性思維體系的動力也可能是其中的原因之一。我們往往講“學以致用”講得很多，而對“學以致知”講得不夠。這樣的文化可以有利于技術研究的開展，卻不足以推動科學探索的發(fā)展。結果我國不乏優(yōu)秀的技術發(fā)明，但往往止步于其應用上的成就而很少形成系統的科學理論。盡管科學研究與技術研究在形式和方法上并沒有什么不同，但技術研究的動機全在于應用，而基礎科學則代表著一種探索，其目標在于揭示和認識客觀世界的基本規(guī)律；它的動機是求知、求真，對客觀真理的追求?！奥浜缶鸵ご颉?，中國科技大幅度地落后，形成了前所未有的被動挨打的局面。1840年的鴉片戰(zhàn)爭和后來1894年中日甲午海戰(zhàn)中國都以慘敗告終。這些慘痛教訓，激勵國人“興學救國”，開始以譯書、建學、派遣留學生等方式向西方學習現代科學技術。我國正式用物理學作為Physic的學名也是于1900年從日文翻譯的“物理學”出版開始的。然而那時的學習還只停留于“西學為用”的層面上，沒有深入到學習先進的科學與人文精神與先進的文化觀念中去。1919年的“五四”運動高舉“科學、民主”的大旗，才真正開始發(fā)展中國的近代物理和近代科學，成為中國人民摒棄陳腐思想、制度，爭取民族獨立解放，建立新中國的重要組成部份。當時許多人在西方留學完成學業(yè)之后，立即返回苦難深重的祖國，發(fā)展教育，培養(yǎng)青年人才，并逐步開展中國物理學的研究。1919年我國首次在北京大學設立“物理學系”，開設完整的本科課程和實驗。之后清華、南京、東南、中央等大學先后建立物理教育中心。1930年前后，全國有2百多所高等院校設物理系。其中北大、清華、浙大、中大、燕京等若干大學等已開展物理學研究。1928-1929年間，中央研究院物理研究所也先后于上海和北京成立。1930年左右，全國的物理學工作者發(fā)展到三百人左右。中國物理學界還積極地與西方物理學界建立了廣泛聯系。著名物理學家愛因斯坦在1922年底、1932年初兩度來上海訪問，朗之萬、狄拉克、玻爾等著名科學家也先后來華訪問。1931年保爾·朗之萬在北京建議中國物理學工作者聯合起來成立中國物理學會并參加國際純粹與應用物理學會聯合會IUPAP。正是在這樣的背景下，在日軍侵華前夕，中國物理學會于1932年8月23日在清華大學正式成立。中國物理學會成立之后，即為發(fā)展中國的物理學努力奮斗，學會堅持不渝地每年舉行一次年會，堅持出版物理學報，論文用英、法、德三種文字發(fā)表，附以中文

摘要，做了大量的工作。

1937年7月7日日寇在盧溝橋發(fā)起侵華戰(zhàn)爭。八年抗戰(zhàn)中，各地區(qū)的教育和研究機構被迫西遷到四川、云南、廣西、貴州、陜西等地區(qū)，在極端艱難困苦的條件下，堅持物理教學和研究，從未停息。在海外從事前沿研究的愛國學者也不斷回國工作，竭盡全力使中國物理教育達到先進水平。周培源關于湍流模式理論的奠基性工作、王淦昌提出的中微子探測方法、吳大猷的《多原子分子結構和振動光譜》專著、王竹溪和湯佩松關于植物細胞水勢的研究等，都是當時具有國際影響的成果。西南聯大等校還培養(yǎng)出以楊振寧、李政道、黃昆等為杰出代表的一批優(yōu)秀學者?？箲?zhàn)期間中國物理學會堅持開了六次年會，出版了六期學報。1942年還開報告會紀念牛頓誕生300周年。一些努力為近代物理學在中國的發(fā)展培養(yǎng)了人才，奠定了基礎，先輩們艱苦創(chuàng)業(yè)的精神令人欽佩。新中國成立之后，我國物理學家在黨和政府的領導下，建立起完整的物理學教育和研究體系，在數十所大學設立物理系，物理學教育的規(guī)模和質量空前提高，各大學物理系每年招生的數目，遠遠超過解放前各大學物理系所有在校學生的總和；還建立了幾十個與物理有關的專業(yè)研究院所，從事物理學基礎和應用研究。當時在國外的一大批中國物理學者，周培源、趙忠堯、錢三強、何澤慧、王大珩、胡寧、黃昆、朱光亞等相繼歸來，他們和留在國內的老一輩物理學家相結合，大大增強了中國物理學隊伍的實力。五十年代后期，許多優(yōu)秀的物理工作者，堅決服從國家需要，放棄自己熟悉的專業(yè)，投入到“兩彈一星”的研制工作中去。他們和其他方面的專家、干部、工人及解放軍指戰(zhàn)員一起，在當時國家經濟困難、技術基礎薄弱和工作環(huán)境十分艱苦的條件下，依靠自主創(chuàng)新，用較少的投入和較短的時間，突破了原子彈、氫彈和人造地球衛(wèi)星等尖端技術，取得了舉世矚目的成就。1999年9月18日中央決定表彰為研究“兩彈一星”做出突出貢獻的23名科技專家并授予“兩彈一星功勛獎章”，其中物理學家有王淦昌、鄧稼先、錢三強、郭永懷、于敏、王大珩、朱光亞、吳自良、陳能寬、周光召、錢學森、程開甲、彭桓武等13人。他們是中國優(yōu)秀物理學工作者的代表，也是中國物理學工作者的楷模。我們要學習他們愛國奉獻的精神和高貴品格！另一方面，從他們的貢獻中我們既看到了物理學的發(fā)展對加強國防建設和提高綜合國力競爭的重大意義，也看到了物理探索與需求牽引相結合對發(fā)展科學技術和國防安全的重要作用。例如，為了制造原子彈，我們從教科書上就知道，必須使裂變材料達到臨界體積，發(fā)生鏈式反應才能爆炸。但用什么方式來達到？怎么來提高爆炸的威力？這些都是高度機密的問題，誰都不會讓你知道。這里涉及裂變物理、中子物理、爆轟物理、高壓物理、流體物理等一系列復雜的物理問題。我們只能在沒有任何設計資料和關鍵數據的條件下，靠自己的智慧，通過物理分析，來進行物理設計和研制。那時候，在彭桓武先生的領導下，周光召等理論物理學家，為了確定設計中的一個疑點，就用理想條件下炸藥爆炸的最大功從頭進行計算，經過反復9次仔細計算最后終于實現并確認了總體設計。1964年10月16日中國原子彈爆炸成功了。這是自主創(chuàng)新取得的一次重大勝利！1960年，前蘇聯毀約撤走專家時，曾有專家斷言中國人20年搞不出原子彈來，結果我們短短四年就成功了。爆炸成功后，美國人通過塵埃測試不得不承認中國采用了先進的內爆型設計技術。我們依靠自主創(chuàng)新在物理上解決了熱核點火和自持燃燒的關鍵。在原子彈爆炸兩年零兩個月之后又成功地突破了氫彈的研制，創(chuàng)造了核武器發(fā)展的最快速度。我們之所以能這么快和好的掌握核武器，除了有黨中央的英明決策之外，最重要的是有像鄧稼先、郭永懷等一心獻身祖

國的科學家。

改革開放以來，科教興國的戰(zhàn)略為物理學在中國的發(fā)展提供了新的機遇，注入了新的活力。首先是國家大幅度增加了對科技和教育的投入，包括建立國家自然科學基金資助自由探索，啟動“863”計劃、攀登計劃和“973”計劃，結合國家需求推動前沿物理研究。實施“科教興國”的戰(zhàn)略以來，年均科研投入的增長在22%以上。為了加強青年人才的培養(yǎng)，國家在發(fā)展高等教育規(guī)模的基礎上，建立學位制度，強化了高層次人才的教育，還通過設立“國家杰出青年基金”、資助創(chuàng)新團隊等其他舉措，培育高素質科技創(chuàng)新人才。1993年來，物理學科上已有4500余人獲得博士學位，150余人獲國家杰出青年基金，資助總額1億元，還有7個物理學的研究團隊獲“創(chuàng)新群體”資助。與此同時，國家還以較大的經費力度先后建造了一批物理學的重大科學工程（如正負電子對撞機，同步輻射裝置、重離子加速器，用于核聚變研究的托卡馬克裝置等）和一批國家重點實驗室。這些重大舉措為加快中國物理學趕上世界先進水平的步伐奠定了堅實的基礎。國家“科教興國”戰(zhàn)略的實施和中國物理學會各方面的努力，為中國物理學的大發(fā)展創(chuàng)造了極為有利的環(huán)境和條件，在物理學的各個領域都出現了空前良好的發(fā)展勢頭。在國際重要期刊上發(fā)表文章的數量迅速攀升。國家大型科學工程上做出了諸如t-輕子質量精密測定、新的放射性核素，包括超重核素的合成、利用同步輻射光分析確定SARS病毒的結構等一系列為我國在世界同行中占有一席之地的工作。物理的各個領域包括理論物理、激光物理、微結構物理、高溫超導、晶體生長、X-光結構分析以及碳納米管等，都有一批高水平的工作。如上海光機所徐至展等發(fā)展了基于OPCPA的太瓦激光裝置，他們還用超短超強激光與大尺度原子和分子團簇作用產生了高能離子（如1.3MeV氮）。更加令人欣喜的是，近年來，我們有一批中青年科學家，在前沿領域，做出了不少在國際上有較大影響的工作。如在量子信息方面，中國科大潘建偉小組，創(chuàng)造了在13公里內自由通訊的紀錄；中科院物理所薛其坤等在納米超導體方面發(fā)現了量子尺效應導致的金屬薄膜材料的奇異超導性質——超導轉變溫度隨薄膜厚度的振蕩現象等等.物理學是人類對物質世界基本認識的結晶，是人類探究物質世界實踐經驗的概括和總結物理學的基本使命是認識物質世界，并以概念、規(guī)律、方法、理論等形態(tài)，客觀反映物質世界，以正確地揭示物質世界現象和過程的本質。物理學作為一門探索物質結構和物質運動基本規(guī)律的科學，是公認具有基礎性和應用性的重要學科。物理學作為一門成熟的科學有著巨大的物質價值，物理知識可以被轉化為技術和產品，對人類的物質生活產生深刻的影響。眾所周知，從17世紀至18世紀，牛頓力學和熱力學對機械工業(yè)，尤其是熱機的發(fā)展起了巨大的推動作用；19世紀，不斷發(fā)展的經典電磁理論，促進了工業(yè)電氣化和無線電通信的發(fā)展；20世紀上半葉，隨著相對論和量子力學的創(chuàng)立，人類的認識深入到原子和原子核內部，人類開始進入了核能時代和信息時代。此外物理學還有著豐富的精神價值：物理學的發(fā)展深深地影響著人類的思維方式和認識方式；物理學和哲學有著密切的關系，辯證唯物主義的產生和發(fā)展，從物理學中汲取了許多“營養(yǎng)”；物理學與數學在形成和發(fā)展過程中共同建立起來的“實驗方法”、“邏輯方法”和“概念方法，在科學研究中得到普遍的應用，成為科學方法論的三大支柱。因此，物理學對人類文明進步做出了積極的貢獻，成為當代人類文化的一個重要組成部分。

第四篇：光伏對人類的貢獻報告

畢業(yè)設計（論文）

題 目： 光伏對人類的貢獻 專 業(yè)： 新能源技術及應用

2016年02月27日星期六

摘要

傳統的燃料能源正在一天天減少，對環(huán)境造成的危害日益突出，同時全球還有20億人得不到正常的能源供應。這個時候，全世界都把目光投向了可再生能源，希望可再生能源能夠改變人類的能源結構，維持長遠的可持續(xù)發(fā)展。這之中太陽能以其獨有的優(yōu)勢而成為人們重視的焦點。豐富的太陽輻射能是重要的能源，是取之不盡、用之不竭的、無污染、廉價、人類能夠自由利用的能源,中國能資源豐富，太陽能資源開發(fā)利用的潛力非常廣闊。

關鍵詞：光伏應用；新能源；太陽能；可持續(xù)

Abstract

The traditional fuel energy is to reduce day by day, the damage to the environment is becoming increasingly conspicuous, the world and 2 billion can't get a proper energy supply.This time, all the world focused on renewable energy, hope renewable energy can change the human energy structure, maintain long-term sustainable development.Among the solar energy with its unique advantages and become the focus of people's attention to.Rich solar radiation is an important energy, is mine, inexhaustible, no pollution, cheap, human beings can free use of energy, China can rich resources, and the potential of solar energy resources development and utilization are very wide.Key words: the pv-tech application;New energy;Solar energy;sustainable

目錄

摘要................................................................................................................2

Abstract....................................................................................................................3 第1章 緒論.......................................................4

1．1 太陽能的利用途徑.........................................4 1．2 太陽能的特點.............................................5 1．3 太陽能電池...............................................6 1．4 太陽能電池的應用領域.....................................7 第2章 太陽能電池的工作原理.......................................8 2．1 半導體原理...............................................8 2．2 光生伏特效應............................................15 第3章 太陽能的應用..............................................19 3．1 太陽能熱水器............................................19 3．2 太陽能與建筑一體化......................................21 第4章 展望與總結..............................................^................................................23 致謝..............................................................25 參考文獻..........................................................26

第1章 緒論

太陽對人類的重要影響可以追溯到人類歷史的起源。這是人類發(fā)展史中的一個普通的和重要的階段。美洲的阿藥持克人和更早的人，祟拜過太陽；大洋洲人，歐洲掐洛伊人，中國人和古代埃及人都崇拜過太陽；事實上，所有偉大的早期農業(yè)文化，都經歷了不同形式對太陽的崇拜。當人類開始利用土地，并受益于太陽時，就開始祟拜太陽了。如今人們開始重視太陽對人類的影響并利用其以改善我們的生存環(huán)境。

1．1 太陽能的利用途徑

太陽輻射能實際上是地球上最主要的能量源泉。自然界中的燃料能、風能、水能等皆來源于太陽能。人類直接利用太陽能、已有上千年的歷史。而利用的主要途徑主要有以下幾種：

(1)光熱轉換

它是靠吸收太陽輻射的光能直接轉換為熱能的。這種途徑雖然古老，但發(fā)展的最成熟、普及性最廣、工業(yè)化程度很高。光熱轉換提供的熱能一般溫度都較低，小于或等于100℃。較高一些的也只有幾百攝氏度。顯然，它的能源品位較低，適合于直接利用。

(2)光電轉換

將太陽輻射的光能根據“光電轉換”原理把光能變成電能再加以利用，常稱“光伏轉換”。這是近幾十年才發(fā)明和發(fā)展起來的。由于電能的位品相當高，所以它的應用領域最寬、范圍最廣、工業(yè)化程度最高、發(fā)展最快且前景十分樂觀。

(3)光化學轉換

通過光化學作用轉換成電能或制氫。它也是利用太陽能的一個途徑。二三十年前有不少人對此作了許多研究。近來報道不多。目前仍處于研究、開發(fā)階段。

(4)光生物轉換

通過光合作用收集與儲存太陽能。近來在這方面的研究有所增加，人們期盼出現突破性的進展。

1．2 太陽能的特點

隨著社會的發(fā)展和人類文明進步，太陽能將會扮演愈來愈重要的角色；之所以如此，是因為它有許多獨到之處。太陽輻射能與常規(guī)能源及核能相比有下列幾個特點：

（1）太陽能的廣泛性

太陽輻射到處皆是，就地可用，無需運輸或輸送。可算是取之不盡、用之不竭的巨大的源，這對于山區(qū)、沙漠、海島等落后的偏僻邊遠地區(qū)更顯示出它的優(yōu)越性，用戶只要一次投資建造好太陽能系統之后，平時的維持費用遠比其它任何能源都小得多。

（2）太陽能的清潔性

礦物燃料在燃燒時會放出大量的各種氣體，核燃料工作時要排出放射性廢料，它們都會使環(huán)境受到污染。利用太陽能可以大大減少環(huán)境污染，因此稱太陽能為清潔能源。

（3）太陽能的分散性

太陽輻射盡管遍及全球，但每單位面積上的入射功率卻很小，也就是說它雖然是一個巨大能源，同時其單位能量密度小又是一個“貧礦”。因此要得到較多的能量，就必須要龐大的受光面積。對于大的太陽能系統要涉及到設備的材料、結構、占用土地等問題。

（4）太陽能的間歇性

太陽能高度角一日及一年內在不斷變化，且與地面的緯度有關，即使沒有氣象的變化，太陽輻射的變化也相當大。就一地而論，一天24小時內太陽輻照度變化很大，再加上氣象變化如陰雨天日照更少，因此太陽能的可用量是很不穩(wěn)定的．也就是說隨機性性很大。當利用太陽能發(fā)電時，一般配備相當容量的儲能設備，如蓄電池組等，這不僅增加設備及維持費用，而且也限制了功率的規(guī)模和降低了整個系統的效率。

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（5）太陽能的地區(qū)性

輻射到地球表面的太陽能，隨地點不同而有所變化，它不僅與當地的地理緯度有關，還與當地的大氣透明度（污染、混濁等)和氣象變化等諸多因素有關。

（6）太陽能的永久性

太陽輻射已經進行了幾十億年，據估計太陽的壽命大約仍有5×109年，因此相對而言可以認為它是—個永久性能源。

總的來說，利用太陽能有其巨大的優(yōu)點，但也有嚴重的缺點，因此在考慮太陽能利用時、不僅廢從技長方面考慮，還應從經濟、環(huán)境保護、生態(tài)、居民福利特別是國家建設的整體方針來全面考慮研究。

1．3 太陽能電池

太陽能電池是一種利用光電轉換效應把光能轉變?yōu)殡娔艿钠骷?，也稱光伏器件。一般來說，這種效應是指吸收光能，產生電動勢的現象。太陽能光伏發(fā)電系統包括太

陽能電池/組件、蓄電池、控制器和逆變器。其中又以太陽能電池/組件最為重要，圖1．

1、圖1．2是太陽能電池的外形和結構示意圖。

圖1．1 太陽能電池

圖1．2 太陽能電池結構示意圖

1.4 太陽能電池的應用領域

太陽能電池最早應用于空間，至今宇宙飛船和人造衛(wèi)星等空間飛行器的電力，仍然主要依靠太陽能光伏發(fā)電系統來供給。20世紀70年代以后，太陽能電池在地面得到了廣泛應用，目前已遍及景觀照明、城市亮化、鐵路交通、水利氣象、郵電通信、廣播電視、軍事國防和并網調峰等各領域。隨著太陽能電池新材料領域科學技術的發(fā)展和太陽能電池更先進的生產工藝技術的發(fā)展，一方面晶體硅太陽能電池的效率將更高、成本將更低，另一方面性能穩(wěn)定、轉換效率高、成本低的薄膜太陽能電池等將被

研制開發(fā)成功并投入商品化生產。

圖1．3 各類太陽能電池產品

第2章 太陽能電池的工作原理

太陽電池的原理，是光電轉換效應。一般來說，這種效應是指吸收光能，產生電動勢的現象。不僅是固體，在液體、氣體中也常?？梢杂^察到。但是從產生能量觀點來看，光電轉換效應，有效的只是固體，特別是半導體。因此這里以半導體為例說明太陽電池的工作原理。

2．1 半導體原理

理論上講，無論是固體、液體還是氣體都有一定的將光轉換為電的能力，但轉換能力的差別極其大，可能差幾個、幾十個或幾百個數量級。在固體中，尤其在半導體內，其光電轉換的效率相當高。人們把太陽輻射光直接轉換為電能的器件稱為太陽電池。太陽電池是一固態(tài)半導體器件。它完全依靠內部的固體結構實現光轉換為電的，沒有任河活動部件。

1．能級

從《物理學》中我們知道原子的結構是以殼層形式按—定規(guī)律分布的。原子的中心是一個帶正電荷的核，核外存在著一系列不連續(xù)的、由電子運動軌道構成的殼層．電子只能在殼層里繞核轉動。在穩(wěn)定狀態(tài)．每個殼層里運動的電子具有—定的能量狀態(tài)。所以一個殼層相當于一個能量等級，稱為能級。一個能極亦表示電子的一種運動狀態(tài)。所以能態(tài)、狀態(tài)和能級的含義相同。原子中電子的運動狀態(tài)(能級)由四個量子數來確定；分別是主量子數n、副(角)量子數l、磁量子數m和自旋量子數ms。

2．能帶

固體中原子的能級結構和孤立原子的不同，形成所謂“能帶”。能帶的形成是固體中原子相互影響的結果。從量子力學的觀點來看，原子中電子本無確定的軌道；之所以使用軌道一詞，實際上是指電子出現幾率較大之處。所謂內層軌道是指在原子核附近電子出現幾率較大之處，而外層軌道則指在原子核外圍電子出現幾率較大之處。

圖2．1 鍺原子的電子殼層示意圖

電子在原子中的運動狀態(tài)是由n、l、m、ms，決定的，并且可以用能級來描繪電子所可能的運動狀態(tài)。例如，鍺原子中電子的分布情況可以用1s2，2s2，2p6，3s2，3p6，3d10，4s2，4p2來描述。如圖2．1所示，最內的電子殼層(n＝

1、l＝0)有2個電子；第二個電子殼層有兩個分層(n＝2；l＝0，1)，分別有2個和6個電子；依次類推。能級如圖2．2所示，對于不同的電子殼層，能級之間的能量差值較大，而相應于同一電子殼層的不同分層．能級之間的能量差值較小。在鍺原子中．第一、第二和第三電子殼層是填滿的；與原子核距離較近，結合也較牢固，稱為內(層)電子。而第四 電子殼層是未填滿的，距離原子核較遠，結合也最弱。

未填滿電子的最外殼層中的電子數決定這一元素的化學性質；這些電子稱為價電子。價電子所處的基態(tài)能級叫做價級。價電子經激發(fā)后，可以躍遷到價級以上的空能級中去。這些空能級稱做激發(fā)能級(相應于激發(fā)層軌道)。為簡單起見，在圖2．2中價級只畫一條橫線來表示。圖中最上方是游離級．表示電子可以自由運動的游離狀態(tài)。在晶體中，如果認為各個原子是完全孤立的，那么，各個原子的相應能級的能量應完全相等。換句話說．相應的能級重疊在—起，成為簡并能級。但事實上當原子結合為晶體時、每一原子中的價電子除受本身原子核及內層電子的作用外，還受到其它原子的作用。當原子相互接近形成晶體時．不同原子的內外各電子殼層之間就有一定程度的交疊；相鄰原子最外殼層交疊最多．內殼層交疊較少。原子組成晶體后。由于電子殼層的交疊，電子不再完全局限在某一個原子上。可以由一個原子轉移到相鄰的原子上去。因而，電子將可以在整個晶體中運動。這種運動稱為電子的共有化運動。應該指出，因為各原子中相似殼層上的電子才有相同的能量，電子只能在相似殼層間轉移。

所以共有化運動是指不同原子中的相似軌道上的電子的轉移。例如2p支殼層的交疊，3s支殼層的交疊，如圖2．3所示。也可以說．結合成晶體后，每一個原子能引起“與之相應”的共有化運動。例如3s能級引起“3s”的共有化運動；2p能級引起“2p”，的共有化運動等等。由于內外殼層交疊程度差異較大．所以，只有最外層電子的共有化運動才顯著。

圖2．2 鍺原子的能級簡圖

圖2．3 電子共有化運動示意圖

由于電子共有化運動，當N個原子相接近形成晶體時，原來單個原子中每個能級分裂成N個與原來能級很接近的新能級。而電子則具有某一新能級的能量，在晶體點陣的周期性場中運動。

在實際晶體中，原子數目N非常大，同時新能級又與原來能級非常接近，所以兩個相鄰的新能級間能量差非常?。鋽盗考壥?0-22eV，幾乎可以認為是連續(xù)的。這N個新能級具有一定的能量范圍，故稱為能帶?？梢?，能帶是能級分裂的結果。如圖2．4所示。能級分裂形成的能帶有兩個特點：

圖2．4 能級的分裂

1)能帶內電子的能量是連續(xù)變化的，或者說電子的能態(tài)是連續(xù)分布的(在孤立原子內，核外電子繞核運動，受原子核束縛。電子只能取一系列不連續(xù)的能量狀態(tài)，形成一系列分立的能級，量子化)。原因是作用于電子的粒子數很多，且又分布在它的四周空間。

2)原來的一個能級分裂成一個能帶：不同的能級分裂成不同的能帶。

價電子共有化運動形成一個能帶．使其處于價級分裂后的這些能級上，價電子這樣的能帶、叫做價帶。價帶的寬度約為幾個電子伏特(eV)。如果價帶中所有的能級都按泡利不相容原理填滿了電子，則成為滿帶。

激發(fā)能級也同樣分裂成為能帶。一般地講，激發(fā)能帶中沒有電子，所以稱做空帶。但是價電子有可能經激發(fā)后躍遷到空帶中而參與導電，所以空帶亦稱導帶或自由帶。在兩個相鄰的能帶之間(如滿帶與導帶之間)，可能有一個不被允許的的量間隔(此間不存在能級)，這個間隔稱為禁帶。電子不具有禁帶范圍內的能量。

需指出，許多實際晶體的能帶與孤立原子能級間的對應關系并不都象上述的那樣簡單，因為一個能帶不一定同孤立原子的某個能級相當，即不一定能區(qū)分s能級和p能級所過渡的能帶。例如有時兩個分立的能級會互相交雜；或變?yōu)榛ハ喁B合的能帶而禁帶消失；或分裂為另外兩組能帶。這種過程稱為軌道的雜化。許多實際晶體存在軌道雜化現象。

3．本征半導體和摻雜半導體

本征半導體純凈半導體的禁帶一般都比較窄。在絕對溫度零度時，能帶結構如圖2．5a所示。滿帶中填滿電子，而導帶中沒有電子。在外電場作用下，如果滿帶仍然是填滿電子的，外電場不能改變滿帶中電子的量子狀態(tài)，也就是不能增加電子的能量和動量，因而不能產生電子的定向運動，不會產生電流。如果加強電場，或者利用熱或光的激發(fā)，使?jié)M帶中的電子獲得足夠的能量，大于其禁帶寬度Eg，而躍遷到導帶中去如圖2．5b。這樣，半導體則可導電。需要說明，不但在導帶中構成了導電的條件，同時在滿帶中也構成了導電條件。在導帶中，由于自由電子的存在而引起的導電性，稱為電子導電性。在滿帶中，導電雖然是由于電子運動而引起的，但是性質與電子導電的情況有所不同。它是“空穴”(空穴只有在基本上填滿了的滿帶中才有意義)的反方向運動導電的，滿帶中的這種導電性，稱為空穴導電性。

對于純凈的半導體，在電子導電的同時，必然也有空穴導電。

圖2．5 本征半導體的能帶簡圖

這兩種導電機構所給出的電流都在外電場的方向上。這種半導體具有電子在導帶中和空穴在滿帶中相互并存的導電機構，稱為本征導電，具有本征導電的半導體稱為本征半導體；簡單地說，絕對純凈的且沒有缺陷的半導體稱為本征半導體。如硅、鍺、研等都是這一類的半導體。非常純的硅是本征硅。在本征硅中，導電的電子和空穴都是由于共價鍵破裂而產生的。這時的電子濃度n等于空穴濃度p，這個濃度稱為本征

載流子濃度n1，n1隨溫度升高而增加，隨禁帶寬度的增加而減小，在室溫時硅的n1約為1010/cm3。

摻雜半導體

根據需要可以在純凈半導體晶體點陣里，用擴散的方法摻入少量的其他元素的原子。所摻入的原子，對半導體基體而言，叫做雜質。摻有雜質的半導體，稱為摻雜半導體。

摻雜半導體一般可以分為兩類：

第一類是在四價元素如硅或鍺半導體中摻入少量的五價元素如磷、銻或砷等雜質。四價元素的原子具有四個價電子，而所摻入的雜質原子將在晶體中替代硅或鍺原子的位置，構成與硅或鍺相同的四電子結構，結果雜質原子成為具有凈正電荷＋e的離子，所多余的一個電子在雜質離子的電場范圍內運動。理論計算證明這種多余的價電子的能級將在禁帶中，而靠近導帶的邊緣。因此，這種能級又稱為局部能級。這種摻雜半導體的能帶與局部能級如圖2．6a所示?？拷鼘У亩碳毦€表示雜質的多余電子在禁帶中所形成的摻雜局部能級。雜質價電子在局部能級中，并不參與導電。但是，在受到熱激發(fā)時，很容易躍遷到導帶中去，所以這些局部能級又叫做施主能級，用ED表示。半導體施主能級與導帶底Ec之間的能量差值ΔED，顯然比禁帶寬度Eg小得多。根據實驗的結果，ΔED的量值一般僅為百分之幾的電子伏特。溫度不必很高，施主能級中的電子就可被激發(fā)而躍遷到導帶中去。因此，這種半導體中雜質原子的數目雖然并不多，但是在常溫下導帶中的自由電子濃度，卻比同一溫度下純凈半導體導帶中的自由電子濃度要大好幾倍，這就大大地減小了半導體的電阻。這種半導體的導電機構是由雜質中多余電子經激發(fā)后躍遷到導帶中去而形成的。這種摻雜半導體通常稱做電子型(n型)半導體。例如在硅中加入V族元素(如磷)以后，見圖2．7a，在硅的晶格中的一個磷原子的四個電子與周圍四個硅原子的電子形成共價鍵，還剩一個價電子不能被安排在硅晶格正規(guī)價鍵結構中，因此游離而使磷原子電離。這樣磷在硅中的電離能比硅的禁帶寬度小很多，只有0．044eV。室溫下硅原子的熱運動動能已足以使它電離，除非在高攙雜情況(濃度＞1019／cm3)。硅中的V族元素在室溫下全部電離而提供同等數量的導電電子，這種提供電子的雜質稱為施主，在室溫下可以認為電子濃度n≈ND，ND為施主濃度。

第二類摻雜半導體是在硅或鍺的純凈晶體中，摻人少量的三價元素如硼或銦的雜質原子。在硅中加進Ⅲ族元素(如硼)以后，一個硼原子在晶格中與周圍四個硅原子構成共價健時，缺少一個價電子，因而很容易從別處奪來一個價電子自身電離成負離子，如圖2．7b所示。那么也就可以認為硼原子帶著一個很易電離的空穴，電離能為

圖2．6 摻雜半導體能帶簡圖

0.045eV。在能帶圖中，這種雜質局部能級接近于價帶頂Ev，價帶與雜質局部能級之間的能量差值ΔEA，根據實驗結果，一般也不到0．1eV，熱運動動能就可使空穴跳至價帶。在室溫下硅中的Ⅲ族元素原子將全部電離，而向價帶提供了同等數量的空穴。在半導體中，從半導體接受電子的雜質稱為受主。與之相應的能級稱為受主能級．用EA表示。這種雜質半導體的導電機構基本上決定于價帶中空穴的運動．所以稱為空穴型(p型)半導體。p型半導體中空穴濃度較純凈晶體中空穴濃度增加幾倍．所以也大大地減小了半導體的電阻。全部電離時，空穴濃度p≈NA，NA為受主濃度。

實際半導體中．不同的雜質和缺陷都可能在禁帶中產生附加的能級，價帶中的電子先躍遷到這些能級上然后再躍遷到導帶中去，比電子從價帶直接躍遷到導帶去來得容易。因而雖然有少量雜質存在，卻會顯著地改變導帶中的電子數和價帶中的空穴數，從而顯著地影響半導體的電導率。適當的雜質可使我們得到需要的導電類型，但是，不適當的雜質也可以使半導體成為廢物，因而在摻雜之前必須將半導體提純。

圖2．7 摻雜硅的原子和能帶圖

2．2 光生伏特效應

1．平衡p-n結

當p型半導體和n型半導體緊密結合聯成一塊時，在兩者的交界面處就形成p-n結。實際上，同—塊半導體中的p區(qū)和n區(qū)的交界面就稱為p-n結。

設二塊均勻摻雜的p型硅和p型硅．摻雜濃度分別為Np和Nn。室溫下．B〔硼Ⅲ族元素)、P(磷Ⅴ族元素)原子全部電離。因而在p型硅中均勻分布著濃度為Pp的空穴(多子)，及濃度為Np的電子(少子)。在n型硅中類似地均勻分布著濃度為nn的電子(多子)．及濃度為Pn的空穴(少子)。當p型硅和n型硅互相接觸時，如圖2．8a所示，由于結(交界面)兩側的電子和空穴的濃度不同，結附近的電子就強烈地要從n側向p側方向作擴散運動．空穴則要向相反的方向----從p側向n側方向作擴散運動；結附

近n側的電子流向p區(qū)后，就剩下了一簿層不能移動的電離磷原子P+。如圖3．11b，形成一個正電荷區(qū)，阻礙n區(qū)電子繼續(xù)流向p區(qū)．也阻止p區(qū)空穴流向n區(qū)。類似的過程也使結附近p側附近剩下一薄層不能移動的電離硼原子B，它阻礙p區(qū)空穴向n區(qū)及n區(qū)電子向p區(qū)的繼續(xù)流動。于是界面層兩側的正、負電荷區(qū)形成了一個電偶層，稱為阻擋層，如圖2．8b所示、因為電偶層中的電子或空穴幾乎流失或復合殆盡，所以阻擋層也稱作耗盡層。又因為阻擋層中充滿了固定電荷，故又稱空間電荷區(qū)。其中存在由n區(qū)指向p區(qū)的電場，稱為“內建電場”。

圖2．8平衡p-n結的電性圖

內建電場存在表明空間電荷區(qū)中存在電位梯度，也就是說空間電荷區(qū)兩邊的電位

是不相等的。注意到電場方向是從n區(qū)指向p區(qū)的，說明n區(qū)的電位要比p區(qū)的電位高．高出的數值用VD表示，稱VD是p型和n型之間的接觸電位差．如圖2．8c所示。p-n結兩邊的電位不等，導致它們的電勢能也不等。對于帶負電的電子，電位低的地方電勢能高；p-n結p型一邊的電勢能要比n型一邊高出∣-qVD∣。p區(qū)的能帶相對于n區(qū)的能帶整體地向上拉了∣-qVD∣高度．如圖圖2．8d所示。結果使p-n結的能帶在空間電荷區(qū)發(fā)生彎曲。彎曲的能帶對于從n區(qū)向p區(qū)運動的電子或從p區(qū)向n區(qū)運動的空穴都有阻擋作用，因為它們必須爬過勢能的高度才能進入另一區(qū)域。這是從感觀解釋空間電荷區(qū)起阻擋層的作用。

圖2．8e是空間電荷區(qū)電荷分布；圖2．8f空間電荷區(qū)電場強度分布，可以看到極大值εmax出現在n區(qū)和p區(qū)接觸面上；圖2．8g各區(qū)載流子分布，圖2．8h為p-n結的能帶結構。

2．非平衡p-n結

在平衡p-n結中，由內建電場VD作用下形成的漂移電流等于由載流子濃度差形成的擴散電流，而使p-n結中凈電流為零。外加電場會增加擴散電流，使p-n結處于非平衡狀態(tài)。

若p區(qū)接正，n區(qū)接負，則外加電壓VR與VD反向．VR稱為正向電壓。正偏時結勢壘高度減低為q(VD-VR)，于是n區(qū)中有大量電子擴散到p區(qū)．p區(qū)也有大量空穴擴散到n區(qū)，形成出p指向n的可觀的擴散電流．也稱正向電流。隨著正向電壓的增加，p-n結中擴散電流大大超過由p-n結中剩余的電勢VD-VR作用下形成的漂移電流，于是得到如圖2．9中第一象限所示的正向電流電壓特性．又稱正向伏安特性。

圖2．9 p-n結的整流特性和太陽電池的明暗特性

若p區(qū)接負，n區(qū)接正，則外加電壓VR與VD同向，VR稱為反向電壓。此時，勢壘高度增加為q(VD+VR)．勢壘寬度也增加，于是n區(qū)中的電子及p區(qū)中的空穴都難于向對方擴散。相反，增強了少子的漂移作用，把n區(qū)中的空穴驅向p區(qū)，而把p區(qū)中的電子拉向n區(qū)，在結中形成了由n指向p的反向電流；因少于數目較少，所以反向電流一般都很小。圖2．9中第三象限示出了p-n結的反向電流電壓特性，也稱反向伏安特性。p-n結正、反向導電性很懸殊的差別即是p-n結的整流特性。

3．p-n結的光照特性

以硅材料的p-n結為例作一敘述，當p-n結受光照射時，能量大于硅禁帶寬度的光子進入p-n結中，在n區(qū)、耗盡區(qū)和p區(qū)中激發(fā)出光生電子-空穴對。光生電子-空穴對在耗盡區(qū)中產生后，立即被內建電場分離．光生電子被送進n區(qū)，光生空穴則被推進p區(qū)。根據耗盡近似條件，耗盡區(qū)邊界處的載流子濃度近似為零，即p＝n＝0。在n區(qū)中，光生電子-空穴對產生以后，光生空穴使向p-n結邊界擴散，一旦到達p-n結邊界，便立即受到內建電場作用．被電場力牽引作漂移運動，越過耗盡區(qū)進入p區(qū)，光生電子(多子)則被留在n區(qū)。p區(qū)中的光生電子(少子)同樣地先因擴散、后因漂移而進入n區(qū)，光生空穴(多子)留p區(qū)。如此便在p-n結兩側形成了正、負電荷的積累，產生了光生電壓，這就是“光生伏特效應”。當光電池接上一負載后，光電流應從p區(qū)經負載流至n區(qū)，負載中即得到功率輸出。

在具體應用中，是采用平板式還是采用聚光式采光，它與當地的氣象條件和經濟性有很大關系。在美國，其水平面上的日總輻射中，直射光占據的比例大，相對較多的開發(fā)了聚光式或平板型跟蹤式；在日本，散射光占據的比例大，跟蹤方式的優(yōu)點不明顯，大多選用平板固定式采光方式；我國緯度跨度較大，直射與散射光的比例各不相同，僅從此點考慮較難確定采用哪種采光方式為宜，但考慮到聚光式或跟蹤方式成本投入會加大、可靠性要降低、增加維護要求、用戶素質要求較對稍高等諸多因素，認為一般還是選用方陣固定式采光為宜。在許多情況下若能采用方陣固定的傾角可調(一年調一次或二次)式采光方式或許效果會更好些。

第3章 太陽能的應用

3．1 太陽能熱水器

太陽能熱水器是太陽能熱利用的主要產品之一。它是利用溫室原理，將太陽的能量轉變?yōu)闊崮?，并向水傳遞熱量，從而獲得熱水的一種裝置。主要由集熱器、儲熱水箱、循環(huán)水泵、管道、支架、控制系統及相關附件組成。

在世界范圍內，太陽能熱水器技術已很成熟，并已形成行業(yè)，正在以優(yōu)良的性能不斷地沖擊電熱水器市場和燃氣熱水器市場。國際上，太陽能熱水器產品經歷了悶曬式、平板式、全玻璃真空管式的發(fā)展階段，目前其產品的發(fā)展方向仍注重提高集熱器的效率，如將透明隔熱材料應用于集熱器的蓋板與吸熱間的隔層，以減少熱量損失；聚酯薄膜的透明蜂窩已在德國和以色列批量生產。太陽能熱水器以其安全、節(jié)能、環(huán)保、方便的突出特點，日益倍受矚目。隨著我國全玻璃真空管和超導熱管等關鍵技術的不斷突破，居世界領先水平的太陽能熱水器取得了前所未有的高速發(fā)展，其設市場發(fā)展?jié)搰踩找婢薮蟆?/p>

我國太陽能熱水器的發(fā)展，經歷了四個階段：悶曬式、平板式、玻璃真空管式、熱管真空管式。

1－水箱；2－支架；3－集熱器 圖3．1平板式太陽能熱水器

1－水箱；2－支架；3－管子；4－底托；5－反射板

圖3．2 全玻璃真空熱水器

1－水箱；2－支架；3－熱管真空管

圖3．3 熱管真空管熱水器

據有關資料顯示，我國太陽能熱水器產業(yè)年生產量由340萬平方米增長到1400萬平方米，總保有量由1500萬m2增長到6000萬m2，以年均25%－30%的高速成長，已成為全球可再生能源領域發(fā)展最快、規(guī)模最大、市場化程度最高的行業(yè)。我國太陽能熱水器戶均占有率達7.8%，一年替代常規(guī)能源930萬噸標準煤。全行業(yè)年總產值

近150億元，從業(yè)人員20萬人以上，是全球最在的太陽能熱水器使用國和生產國。

3．2 太陽能與建筑一體化

太陽能建筑一體化和并網發(fā)電系統，是直接將所發(fā)的電能并入公共電網，無須儲能系統，避免了蓄電池的二次污染，具有高技術、無污染和自供電的特點，能夠強化建筑物的美感和建筑質量，具有多功能和可持續(xù)發(fā)展的特征。建筑物的外殼能為光伏系統提供足夠的面積，不需要占用土地，省去光伏系統的支撐結構，省支輸電費用，光伏陣列可以代替常規(guī)建筑材料，從而節(jié)省安裝和材料費用。例如常規(guī)外墻包覆裝修成本與光伏組件成本相當；光伏系統的安裝可集成到建筑施工過程，成本又可大大降低；在用電地點發(fā)電，避免傳輸和分電損失（5%－10%），降低了電力傳輸和電力分配的投資和維修成本；集成設計使建筑更加潔凈、完美，更使人賞心悅目，更容易被專業(yè)建筑師、用戶和公眾接受。直接將太陽能電池板安裝在建筑物的屋頂、墻體、實體窗戶等部位，是國外利用太陽能的主要方式。從2001年開始，太陽能光伏并網發(fā)電系統首次占據全球光伏累積裝機容量的一半以上，達到57% 太陽能光伏系統和建筑的完美結全是體現了可持續(xù)發(fā)展的理想范例，國際社會十分重視。國際能源組織（IEA）于1991年和1997年相繼兩次啟動建筑光伏集成計劃，計劃的實施對建筑光伏集成起了重要的開拓和推動作用，許多國家相繼制定了本國的屋頂計劃，使得建筑光伏集成技術如旭日東升，蓬勃發(fā)展。

世界各國光伏建筑一體化和并網發(fā)電項目：

美國“百萬屋頂計劃” ：計劃從1997年開始到2010年，將在百萬個屋頂上，安裝總容量達到3025MWP的光伏系統，并使發(fā)電成本降到6美分/KWh。

德國“十萬太陽屋頂計劃” ：德國1997年開始實施“十萬太陽屋頂計劃”，至2004年，德國實施“購電法”完成了十萬個太陽能屋頂的安裝計劃。

日本“新陽光計劃” ：日本自1992年啟動了“新陽光計劃”，同時頒布了新的凈電計量法，要求電力部門以商品價格購買多余的光伏電量，并實行補貼政策。日本居民光伏屋頂系統最近5年增長率為96.7%，日本政府計劃2010年總計安裝4820兆瓦。

意大利“全國太陽能屋頂計劃” ：意大利1998年開始實行“全國太陽能屋頂計劃”，于2002年完成，總投入5500億里拉。

圖3．4 各國光伏建筑一體化范例

太陽能與建筑一體化是未來住宅的發(fā)展方向，太陽能能源建筑系統是綠色能源和新型建筑理念兩大革命的交匯點，發(fā)達國家對此都予以了充分重視。我國國家建設部為了盡快提高太陽能在建筑上的應用水平，已經將太陽能應用作為建筑節(jié)能的主要組成部分列入將于2010年實施的“中國住宅陽光計劃”。上海地產將在近2年內推行建筑節(jié)能材料，其中上項主要指標就是在太陽能應用方面做出努力，使建筑節(jié)能成為城市現代化建設新的經濟增長點。

第4章 展望與總結

當前全球能源危機，對世界各國未來的發(fā)展都畫出了新問號。從上個世紀九十年代到本世紀初葉，我國的太陽能利用也發(fā)生了前所未有的變化。這種變化首先緣自對世界性能源短缺和化石能源面臨枯竭的深刻認識；其次，是對由能源引起的環(huán)境問題的反思。我們不僅需要持久的能源，也需要維系社會可持續(xù)發(fā)展的良好生存環(huán)境。太陽能正是能量巨大，持久，光惠而對環(huán)境友好的新能源替代品。

1、三大目標

大幅度的提高以太陽能光熱為重點的可再生能源三個階段的發(fā)展規(guī)劃目標：（1）到2020年可再生能源替代常規(guī)能源25％，其中太陽能替代常規(guī)能源達到12％。

（2）到2040年可再生能源替代常規(guī)能源55％，太陽能替代常規(guī)能源達到25％。（3）到2060年后可再生能源替代常規(guī)能源90％以上，太陽能替代常規(guī)能源達到50％。2、2010年第四屆世界太陽城大會

山東省德州市以雄厚的太陽能產業(yè)基礎承辦第四屆太陽城大會。為迎接這次大會的召開，在各級黨委、政府的大力支持下，皇明集團投入了大量的人力、物力，建造中國太陽谷，并且規(guī)模不斷擴大、標準不斷提高，決心把其打造成全球最為壯觀的太陽谷。2010年世界太陽城大會主場館已基本建設完畢，同時容納6000人開會的主會場、節(jié)能示范小區(qū)，園林景觀也已動工建設。

3、太陽能與建筑一體化

中國能源消耗總量居世界第二，其中建筑能耗約占全國總能耗的30％左右，加之中國建筑能耗又比發(fā)達國家高2－3倍，大力推廣太陽能與建筑一體化顯得特別重要、緊迫。經過全國相關部門、企業(yè)的積極努力，太陽能與建筑一體化在技術研發(fā)方面，有了突破性進展，積累了較為豐富的經驗，也展示出一些很成功的示范工程。

4、太陽能光熱高溫發(fā)電

中國地域遼闊，以太陽能為重點的可再生能源具有雄厚的資源基礎。特別是西部地區(qū)，太陽能資源豐富，有充裕的地理條件發(fā)展大規(guī)模太陽能熱發(fā)電。目前，槽式建造費用已降低到3011美元/kw，發(fā)電成本降低到12美分/kw?h，遠遠低于其它發(fā)電方式。未來的太陽能熱發(fā)電成本，5美分／度的目標一定會實現。

5、農村推廣

在農村推廣太陽能既經濟實用，投入產出比又高，既可解決農村生活生產能源問題，又能減輕農村日益嚴重的環(huán)境污染問題。為此，要在廣大農村實施“五萬”計劃，促進農村對太陽能需求的大幅度增長。

6、公共建筑

大型商場、高檔旅館酒店、機關、學校、醫(yī)院等大型公共建筑，是中國耗能的大“老虎”，制冷、供暖、供熱水是公共建筑能耗的主體。從目前情況分析，這些建筑在圍護結構、空調、供熱水以及照明方面，有50%的節(jié)能潛力。要加大大型商場、機關、學校、醫(yī)院、賓館等公共建筑節(jié)能技術推廣普及力度，特別是技術成熟、方案多樣的太陽能熱水工程，要在政策、資金等方面實行傾斜，加快普及步伐。

總結

如果說20世紀是石油世紀，那么21世紀則是可再生能源的世紀，太陽能的世紀。據權威專家估計，如果實施強化可再生能源的發(fā)展戰(zhàn)略，到本世紀中葉，可再生能源將占世界電力市場的3/5，燃料市場的2/5。在世界能源結構轉換中，太陽能處于突出位置。美國的馬奇蒂博士對世界一次能源替代趨勢的研究結果表明，太陽能將在21世紀初進入一個快速發(fā)展階段，并在2050年左右達到30%的比例，21世紀中葉至末葉太陽能將取代核能居第一位。殼牌石油公司經過長期研究得出結論，21世紀的主要能源是太陽能；根據歐洲聯合研究中心的預測，到2030年可再生能源在總能源結構中占到30%以上。太陽能光伏發(fā)電在世界總電力的供應中達到10%以上；2040年可再生能源在總能源結構中占50%以上，太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上；到本世紀末可再生能源在能源結構中占到80%以上，太陽能發(fā)電占到60%以上，顯示出最重要的戰(zhàn)略地位。正如世界觀察研究所的一期報告所指出：正在興起的“太陽經濟”將成為未來全球能源的主流。

致謝

本論文從選題的確定，論文的寫作、修改到最后定稿得到了我的指導老師胡軍英的悉心指導。特別是他對我的寫作進程的多次詢問，并為我指點迷津，幫助我理清思路、他嚴肅的教學態(tài)度，嚴謹的治學精神，精益求精的工作作風深深地感染和激勵著我。在此，謹向胡老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。

此外，還要感謝光伏學院其他老師在學習上的點撥，同時，也要感謝在論文寫作過程中，幫助過我，并且共同奮斗的大學同學們。再次衷心地感謝所有在我論文寫作過程中幫助過我的人，從簡單入手共同進步，未來就在不遠的地方，光伏之路需要團結、互助。

參考文獻

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第五篇：如何看待民間資本對整個經濟與社會發(fā)展的貢獻

如何看待民間資本對整個經濟與社會發(fā)展的貢獻

在經濟發(fā)展觀上，過去我們片面強調“大河有水小河滿”（即“國富民強”）。然而在人民大眾生活水平低下的情況下，要求所有的民眾都大公無私去為過奉獻，事實上是不可能的，從人性的角度分析，人們只有在豐衣足食、自身財富積累比較充裕時，才有創(chuàng)造更多財富去振興國家的內在動力。同理，民營企業(yè)這一“民本經濟”的創(chuàng)富載體，也是在自我發(fā)展到以一定規(guī)模時才會自覺地承擔起普惠社稷的責任。這就是“小河涌，大河流”（即“民強國富”）的道理。當然“民富”與“國富”并非是一對不可調和的矛盾，應該說他們是相互依存、互為前提的。只不過在居民人均財富水平比較低的情況下，應當首先考慮促進“民富”（即把解決民間資本積累不足作為矛盾的主要方面）；而在居民人均財富水平有了充分的提高后，則應加大促進“國富”的力度（即把提高國家在世界經濟中的地位作為矛盾的主要方面）。

長期以來我們之所以片面強調“國富民強”，有其深層的制度根源。在傳統的計劃經濟體系下，政府幾乎壟斷了所有的要素資源，大大小小的經濟事業(yè)基本上都靠政府投資來興辦，靠政府的行政權力、行政手段甚至是“長官意志”來管理經濟。從某種意義上說，這種經濟是“官本經濟”?！肮俦窘洕彪m然能夠運用行政權力集中力量迅速上馬一些大項目（如建國初期興建的156個大型重工業(yè)工程項目），但往往難以解決經濟運行中的效率問題。

社會主義市場經濟從本質上說是“民本經濟”，它既不同與資本主義市場經濟條件下的“人本經濟”，也不同于計劃經濟條件下的“官本經濟”?！懊癖窘洕敝耘c“人本經濟”不同，主要表現在人本經濟中的“人”是指抽象的人，是指從利己的動機出發(fā)，主觀利己、客觀利他的人。民本經濟中的“民”，則是指具體的人，是兼顧個人利益與國家、集體利益的勞動大眾。發(fā)展民本經濟，引導廣大民眾依法經營、勤勞致富與國家、集體利益的勞動大眾。發(fā)展民本經濟，引導廣大民眾依法經營、勤勞致富，居民之間可能會出現先富后富、多富少富的差別，也會產生相互競爭、優(yōu)勝劣汰的內部矛盾，但如果目標明確、法制健全、引導得當，就可避免出現貧富兩極分化的尖銳矛盾，最終走向共同富裕的“小康”社會。

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