太陽能，是指來自太陽輻射出的光和熱被不斷發展的一系列技術所利用的一種能量，如，，太陽能光伏發電，太陽熱能發電，和人工光合作用。Solar Fuels and Artificial Photosynthesis Royal Society of Chemistry 2012 httpwwwrscorgScienceAndTechnologyPolicyDocumentssolarfuelsasp accessed 11 March 2013 自地球形成生物就主要以太陽提供的熱和光生存，而自古人類也懂得以陽光曬乾物件，並作為儲存食物的方法，如製鹽和曬鹹魚等。但在化石燃料減少下，才有意把太陽能進一步發展。人類利用太陽能有三個途徑，分別是：光熱轉換、光電轉換和光化學轉換。 太陽能利用技術分為有源（主動式）及無源（被動式）兩種。有源的例子有太陽能光伏及光熱轉換，使用電力機械裝置作太陽能收集，而這些裝置是依靠外部能源運作的，因此稱為有源。無源的例子有在建築物引入太陽光作照明等，當中是利用建築物的設計、選擇所使用物料等達至利用太陽能的目的，由於當中的運作無需由外部提供能源，因此稱為無源。 潛力 地球在上層大氣層接收到 174 拍瓦（PW）的入射太陽輻射（日射量）。Smil（1991），第 240 頁大約 30 的輻射被反射回太空，剩餘的 122 PW 被雲層、海洋和陸地吸收。太陽光在地球表面的光譜主要分佈在可見光和近紅外範圍，少部分在近紫外範圍。世界大部分人口居住在每平方米日射量為 150300 瓦特 平方米或每天 3570 千瓦時 平方米的地區。 太陽輻射被地球的陸地表面、覆蓋了約 71 的海洋以及大氣層吸收。含有海洋蒸發水的溫暖空氣上升，引起大氣環流或對流。當空氣達到高海拔，溫度較低的地方時，水蒸氣凝結成雲，降雨到地球表面，完成水迴圈。水凝結的潛熱放大了對流，產生風、氣旋和反氣旋等大氣現象。被海洋和陸地吸收的陽光使地表保持平均溫度為 14 C。透過光合作用，綠色植物將太陽能轉化為化學儲能，從而產生食物、木材和生物質，從而衍生出化石燃料。 地球大氣層、海洋和陸地吸收的總太陽能能量約為 122 PW年 3850000 億艾可焦耳（EJ）每年。在 2002 年（2019 年），這個能量在一個小時（一個小時零 25 分鐘）內就比全球一年的能量使用量還要多。 光合作用每年在生物質中捕獲約 3000 EJ 的能量。 1 1 1 太陽能 3850000 Smil 2006 p 12 風能 2250 生物質潛力 200 一次能源使用量 2 633 電力 2 86 1 Energy given in Exajoule EJ 1018 J 278 TWh 2 Consumption as of year 2019 1 Energy given in Exajoule EJ 1018 J 278 TWh 2 Consumption as of year 2019 1 Energy given in Exajoule EJ 1018 J 278 TWh 2 Consumption as of year 2019 人類可以利用的潛在太陽能與行星表面附近存在的太陽能數量不同，因為地理、時間變化、雲層覆蓋和人類可用的土地等因素限制了我們能夠獲取的太陽能量。在 2021 年，碳追蹤倡議估計，僅從太陽能發電需要的土地面積為 45 萬 km2，約等於瑞典的面積，或者摩洛哥的面積，或者加利福尼亞州的面積（佔地球總陸地面積的 03）。 太陽能技術根據其捕獲、轉換和分配陽光的方式，以及在世界各地不同的能量利用水平上是否能夠獲取太陽能而被劃分為被動或主動。這主要取決於距離赤道的距離。儘管太陽能主要指的是利用太陽輻射實現實際目標，除了地熱能和潮汐能外，所有可再生能源都直接或間接地從太陽獲得能量。 主動太陽能技術使用光伏、聚光太陽能發電、太陽熱收集器、泵和風扇將陽光轉化為有用的產出。被動太陽能技術包括選擇具有有利熱效能的材料，設計自然對流空氣的空間，並將建築物的位置與太陽相對應。主動太陽能技術增加了能源供應，被視為供給側技術，而被動太陽能技術減少了對替代資源的需求，通常被視為需求側技術。 在 2000 年，聯合國開發計劃署、聯合國經濟和社會事務部以及世界能源理事會發布了一個每年可供人類使用的潛在太陽能量估計，該估計考慮了諸如日照、雲層覆蓋和人類可用土地等因素。該估計發現，太陽能的全球潛力為每年 （見下表）。 地區 北美 拉丁美洲和加勒比海地區 西歐 中東歐 前蘇聯地區 中東和北非 撒哈拉以南非洲 亞太地區 南亞 中央規劃亞洲 太平洋經合組織地區 Minimum 1811 1126 251 45 1993 4124 3719 410 388 1155 726 Maximum 7410 3385 914 154 8655 11060 9528 994 1339 4135 2263 注意： 全球年太陽能能量潛力總量為 1575 艾可焦耳（最小值）至 49837 艾可焦耳（最大值） 資料反映了年均晴空輻照度、年均平均天空透明度和可用土地面積的假設。所有數字以艾可焦耳為單位。 全球太陽能潛力與世界一次能源消耗的數量關係： 與當前能源消耗（402 艾可焦耳）的比率（截至年份）：39（最小值）至 124（最大值） 與預計到 2050 年的能源消耗（5901050 艾可焦耳）的比率：1527（最小值）至 4784（最大值） 與預計到 2100 年的能源消耗（8801900 艾可焦耳）的比率：0818（最小值）至 2657（最大值） 來源： 聯合國開發計劃署 世界能源評估（2000 年） 注意： 全球年太陽能能量潛力總量為 1575 艾可焦耳（最小值）至 49837 艾可焦耳（最大值） 資料反映了年均晴空輻照度、年均平均天空透明度和可用土地面積的假設。所有數字以艾可焦耳為單位。 全球太陽能潛力與世界一次能源消耗的數量關係： 與當前能源消耗（402 艾可焦耳）的比率（截至年份）：39（最小值）至 124（最大值） 與預計到 2050 年的能源消耗（5901050 艾可焦耳）的比率：1527（最小值）至 4784（最大值） 與預計到 2100 年的能源消耗（8801900 艾可焦耳）的比率：0818（最小值）至 2657（最大值） 來源： 聯合國開發計劃署 世界能源評估（2000 年） 注意： 全球年太陽能能量潛力總量為 1575 艾可焦耳（最小值）至 49837 艾可焦耳（最大值） 資料反映了年均晴空輻照度、年均平均天空透明度和可用土地面積的假設。所有數字以艾可焦耳為單位。 全球太陽能潛力與世界一次能源消耗的數量關係： 與當前能源消耗（402 艾可焦耳）的比率（截至年份）：39（最小值）至 124（最大值） 與預計到 2050 年的能源消耗（5901050 艾可焦耳）的比率：1527（最小值）至 4784（最大值） 與預計到 2100 年的能源消耗（8801900 艾可焦耳）的比率：0818（最小值）至 2657（最大值） 來源： 聯合國開發計劃署 世界能源評估（2000 年） 注意： 全球年太陽能能量潛力總量為 1575 艾可焦耳（最小值）至 49837 艾可焦耳（最大值） 資料反映了年均晴空輻照度、年均平均天空透明度和可用土地面積的假設。所有數字以艾可焦耳為單位。 全球太陽能潛力與世界一次能源消耗的數量關係： 與當前能源消耗（402 艾可焦耳）的比率（截至年份）：39（最小值）至 124（最大值） 與預計到 2050 年的能源消耗（5901050 艾可焦耳）的比率：1527（最小值）至 4784（最大值） 與預計到 2100 年的能源消耗（8801900 艾可焦耳）的比率：0818（最小值）至 2657（最大值） 來源： 聯合國開發計劃署 世界能源評估（2000 年） 注意： 全球年太陽能能量潛力總量為 1575 艾可焦耳（最小值）至 49837 艾可焦耳（最大值） 資料反映了年均晴空輻照度、年均平均天空透明度和可用土地面積的假設。所有數字以艾可焦耳為單位。 全球太陽能潛力與世界一次能源消耗的數量關係： 與當前能源消耗（402 艾可焦耳）的比率（截至年份）：39（最小值）至 124（最大值） 與預計到 2050 年的能源消耗（5901050 艾可焦耳）的比率：1527（最小值）至 4784（最大值） 與預計到 2100 年的能源消耗（8801900 艾可焦耳）的比率：0818（最小值）至 2657（最大值） 來源： 聯合國開發計劃署 世界能源評估（2000 年） 注意： 全球年太陽能能量潛力總量為 1575 艾可焦耳（最小值）至 49837 艾可焦耳（最大值） 資料反映了年均晴空輻照度、年均平均天空透明度和可用土地面積的假設。所有數字以艾可焦耳為單位。 全球太陽能潛力與世界一次能源消耗的數量關係： 與當前能源消耗（402 艾可焦耳）的比率（截至年份）：39（最小值）至 124（最大值） 與預計到 2050 年的能源消耗（5901050 艾可焦耳）的比率：1527（最小值）至 4784（最大值） 與預計到 2100 年的能源消耗（8801900 艾可焦耳）的比率：0818（最小值）至 2657（最大值） 來源： 聯合國開發計劃署 世界能源評估（2000 年） 注意： 全球年太陽能能量潛力總量為 1575 艾可焦耳（最小值）至 49837 艾可焦耳（最大值） 資料反映了年均晴空輻照度、年均平均天空透明度和可用土地面積的假設。所有數字以艾可焦耳為單位。 全球太陽能潛力與世界一次能源消耗的數量關係： 與當前能源消耗（402 艾可焦耳）的比率（截至年份）：39（最小值）至 124（最大值） 與預計到 2050 年的能源消耗（5901050 艾可焦耳）的比率：1527（最小值）至 4784（最大值） 與預計到 2100 年的能源消耗（8801900 艾可焦耳）的比率：0818（最小值）至 2657（最大值） 來源： 聯合國開發計劃署 世界能源評估（2000 年） 注意： 全球年太陽能能量潛力總量為 1575 艾可焦耳（最小值）至 49837 艾可焦耳（最大值） 資料反映了年均晴空輻照度、年均平均天空透明度和可用土地面積的假設。所有數字以艾可焦耳為單位。 全球太陽能潛力與世界一次能源消耗的數量關係： 與當前能源消耗（402 艾可焦耳）的比率（截至年份）：39（最小值）至 124（最大值） 與預計到 2050 年的能源消耗（5901050 艾可焦耳）的比率：1527（最小值）至 4784（最大值） 與預計到 2100 年的能源消耗（8801900 艾可焦耳）的比率：0818（最小值）至 2657（最大值） 來源： 聯合國開發計劃署 世界能源評估（2000 年） 注意： 全球年太陽能能量潛力總量為 1575 艾可焦耳（最小值）至 49837 艾可焦耳（最大值） 資料反映了年均晴空輻照度、年均平均天空透明度和可用土地面積的假設。所有數字以艾可焦耳為單位。 全球太陽能潛力與世界一次能源消耗的數量關係： 與當前能源消耗（402 艾可焦耳）的比率（截至年份）：39（最小值）至 124（最大值） 與預計到 2050 年的能源消耗（5901050 艾可焦耳）的比率：1527（最小值）至 4784（最大值） 與預計到 2100 年的能源消耗（8801900 艾可焦耳）的比率：0818（最小值）至 2657（最大值） 來源： 聯合國開發計劃署 世界能源評估（2000 年） 注意： 全球年太陽能能量潛力總量為 1575 艾可焦耳（最小值）至 49837 艾可焦耳（最大值） 資料反映了年均晴空輻照度、年均平均天空透明度和可用土地面積的假設。所有數字以艾可焦耳為單位。 全球太陽能潛力與世界一次能源消耗的數量關係： 與當前能源消耗（402 艾可焦耳）的比率（截至年份）：39（最小值）至 124（最大值） 與預計到 2050 年的能源消耗（5901050 艾可焦耳）的比率：1527（最小值）至 4784（最大值） 與預計到 2100 年的能源消耗（8801900 艾可焦耳）的比率：0818（最小值）至 2657（最大值） 來源： 聯合國開發計劃署 世界能源評估（2000 年） 注意： 全球年太陽能能量潛力總量為 1575 艾可焦耳（最小值）至 49837 艾可焦耳（最大值） 資料反映了年均晴空輻照度、年均平均天空透明度和可用土地面積的假設。所有數字以艾可焦耳為單位。 全球太陽能潛力與世界一次能源消耗的數量關係： 與當前能源消耗（402 艾可焦耳）的比率（截至年份）：39（最小值）至 124（最大值） 與預計到 2050 年的能源消耗（5901050 艾可焦耳）的比率：1527（最小值）至 4784（最大值） 與預計到 2100 年的能源消耗（8801900 艾可焦耳）的比率：0818（最小值）至 2657（最大值） 來源： 聯合國開發計劃署 世界能源評估（2000 年） 注意： 全球年太陽能能量潛力總量為 1575 艾可焦耳（最小值）至 49837 艾可焦耳（最大值） 資料反映了年均晴空輻照度、年均平均天空透明度和可用土地面積的假設。所有數字以艾可焦耳為單位。 全球太陽能潛力與世界一次能源消耗的數量關係： 與當前能源消耗（402 艾可焦耳）的比率（截至年份）：39（最小值）至 124（最大值） 與預計到 2050 年的能源消耗（5901050 艾可焦耳）的比率：1527（最小值）至 4784（最大值） 與預計到 2100 年的能源消耗（8801900 艾可焦耳）的比率：0818（最小值）至 2657（最大值） 來源： 聯合國開發計劃署 世界能源評估（2000 年） 來自太陽的能量 每年太陽能通量與人類能源消費 每年太陽能通量與人類能源消費 太陽能 3850000 EJSmil 2006 p 12 風能 2250 EJ 生物質能潛力 100300 EJ 主要能源消費（2010 年） 539 EJ 電力（2010 年） 665 EJ 地球在上層大氣傳入的太陽輻射（日照）接收了 174 petawatts PW。大約有 30 的太陽能被反射回太空，而其餘的太陽能則被雲層、海洋和陸地吸收。在地球表面的太陽能光譜大多分佈在一小部分近紫外線，全部可見光，和近紅外線的光譜範圍。 地球的大氣，海洋和陸地吸收的太陽能每年大約是 3850000 EJ。在 2002 年，一小時內的太陽能比全世界在一年內使用的能量還要更多。光合作用獲得的生物質能每年約 3000 EJ。技術上的生物質能潛力有 100300 EJ 每年。 。太陽的能量到達這個地球表面的數量是如此巨大，以至於在一年中的太陽能是自從人類取得和開採的所有在地球上不可再生資源的煤、石油、天然氣、和鈾都相結合的總能源的兩倍。Exergy available energy Flow Charts 27 YJ solar energy each year for two billion years vs 14 YJ nonrenewable resources available once 在世界各地，主要根據緯度的不同來利用太陽能。 太陽能技術的應用 太陽能是指主要用於實際目的利用太陽光輻射。然而，除了地熱能和潮汐能以外，所有其他的可再生能源都是來源自太陽的能量。 太陽能技術被廣泛定性為被動的或主動的方式來捕獲，轉換和分配太陽光。主動式太陽能技術，利用太陽能光伏板，泵，風機將陽光轉換為有用的輸出。被動式太陽能技術，包括選擇材料具有良好的熱效能，設計，自然空氣流通的空間，並按照太陽來安排的建築物的位置。主動式太陽能技術，增加能源供應，被認為是供應端的技術；而被動式太陽能技術，減少替代資源的需要，通常被認為是需求端的技術。 利用太陽能的方法主要有： 使用太陽能電池，透過光電轉換把太陽光中包含的能量轉化為電能 利用便宜的鏡子將陽光反射至昂貴高效能太陽能電池（但需要注意散熱），可以減低發電成本 使用太陽能熱水器，利用太陽光的熱量把水加熱 利用太陽光的熱量加熱水，並利用熱水發電 利用太陽的熱能來進行吸附式製冷 透過機械及硬體裝置來收集及傳送太陽能的熱量，以供應暖氣裝置。可分為主動式太陽能加熱系統及被動式太陽能加熱系統藝術與建築索引典 被動式太陽能加熱 於 2010 年 7 月 14 日查閱 利用太陽能的熱量來驅動斯特林發動機 利用太陽能加熱鹽類，再用鹽類儲存的熱量發電（在夜間仍會繼續發電） 將吸收太陽能熱量的系統整合於太陽能電池上，降低成本。 集中太陽能於定點製造龍捲風，利用龍捲風來做高效能的風力發電 利用太陽能作為熱源進行海水淡化 能源作物也是一種太陽能 太空太陽能轉換電能儲存，輸送到地面電能接收站，訊號接收站 根據環境與環境太陽日照的長短強弱，可移動式和固定式太陽能利用網 太陽能運輸（汽車、船、飛機 等）、太陽能公共設施（路燈、紅綠燈、招牌 等）、建築整合太陽能（房屋、廠房、電廠、水廠 等） 太陽能裝置，例如：太陽能計算機、太陽能揹包、太陽能檯燈、太陽能手電筒 等各式太陽能應用與裝置 直到近期，太陽能還只能小規模使用，利用太陽能發電還存在成本高、轉換效率低的問題。但是太陽電池在為人造衛星提供能源方面得到了很好的應用，而且在一些情況下，太陽能發電已經有經濟競爭力；現在太陽能的成本已經在許多市場達到電網平價。 目前，全球最大的屋頂太陽能面板系統位於德國南部比爾施塔特，面積為四萬平方公尺，每年的發電量為 05 萬千瓦時。 日本為了達成京都議定書的二氧化碳減量要求，全日本都普設太陽能光電板，位於日本中部的長野縣飯田市，居民在屋頂設定太陽能光電板的比率甚至達 2，堪稱日本第一。 建築和城市規劃 陽光影響了建築設計建築史的開始。Schittich 2003 p 14 先進的太陽建築和城市規劃的方法，是最早被希臘人和中國人所採用，他們的建築面向南方給人們提供光明和溫暖。Butti and Perlin 1981 p 4 159 農業和園藝業 農業和園藝業，為了最佳化植物生產力而致力於最佳化太陽能的捕獲。採用的技術，如定時種植週期，量身定製的行方向，交錯行和混合的植物品種之間的高度可以提高農作物的產量。Kaul 2005 p 169174 雖然陽光被普遍認為是一個豐富的資源，例外情況突出顯示太陽能能源以農業的重要性。 溫室大棚將太陽光轉換為熱能，實現不是天生就適合當地氣候的（在封閉的環境中）特種作物其他植物的生長和全年的生產。 太陽能泵也可以用在農業和園藝業的灌溉上。 交通運輸 thumb 在澳大利亞舉辦的，太陽能車例如 Nuna3 橫跨從達爾文市到阿德萊德市的比賽路程。 自 1980 年代以來，一個太陽能汽車的發展一直是工程目標。是每半年以太陽能為動力的汽車比賽中，來自高校和企業的團隊競爭橫跨澳洲中部的，從達爾文市到阿德萊德市的比賽路程。在 1987 年，成立時，獲獎者的平均車速為，並在 2007 年獲獎者的平均時速已提高到。和計劃中的是相媲美的比賽，反映出在太陽能車的設計和開發的國際關注。 有些汽車使用太陽能電池板為輔助電源，例如用於空調，保持汽車內涼爽，從而減少燃油消耗。Vehicle auxiliary power applications for solar cells 1991 Retrieved 11 October 2008systaic AG Demand for Car Solar Roofs Skyrockets 26 June 2008 Retrieved 11 October 2008 1975 年，第一艘實用的太陽能船被建造於英國。Electrical Review Vol 201 No 7 12 August 1977 到 1995 年，客輪整合光伏電池板開始出現，並且現在廣泛使用。在 1996 年，作出第一次利用太陽能動力的太陽能船穿越太平洋，和在 20062007 年冬季 sun21 雙體船作出第一次利用太陽能動力的太陽能船穿越大西洋。 在 2010 年有計劃作環球航行。 在 1974 年，無人駕駛 AstroFlight SunRise 飛機作第一次太陽能飛行。在 1979 年 4 月 29 日，Solar Riser 作出太陽能動力的，完全控制的，載人的飛行器的第一次飛行，高度達到。 光熱轉換 現代的太陽能科技可以將陽光聚合，並運用其能量產生熱水、蒸汽和電力。集熱式太陽能（Solar Thermal）。原理是將鏡子反射的太陽光，聚焦在一條叫接收器的玻璃管上，而該中空的玻璃管可以讓油流過。從鏡子反映的太陽光會令管子內的油升溫，產生蒸氣，再由蒸氣推動渦輪機發電。除了運用適當的科技來收集太陽能外，建築物亦可利用太陽的光和熱能，方法是在設計時加入合適的裝備，例如巨型的向南窗戶或使用能吸收及慢慢釋放太陽熱力的建築材料。在適當地點，太陽能的長期使用成本已經接近甚至低於傳統的化石燃料。 太陽能熱水器 太陽能熱水系統利用太陽光來加熱水。在較低的地理緯度（低於 40 度）從 60％到 70％的生活熱水可以使用太陽能加熱系統提供溫度高達 60C 的熱水。最常見的型別的太陽能熱水器真空管集熱器（44％）和玻璃平板集熱器（34％），一般用於生活熱水；還有無釉的塑膠收集器（21％），主要用於加熱游泳池。 截至 2007 年，太陽能熱水系統的總裝機容量約為 154 吉瓦（GW）。中國是世界的領先者，在截至 2006 年他們已經安裝了 70 吉瓦（GW），並且部署了在 2020 年安裝 210 吉瓦（GW）的長遠目標。以色列和塞普勒斯是在人均使用量上面的領先者，超過 90％的家庭使用太陽能熱水系統。在美國，加拿大和澳大利亞占主導地位的應用是加熱游泳池，在 2005 年太陽能熱水應用的裝機容量為 18 吉瓦（GW）。 加熱，冷卻和通風 在美國，暖通空調（，簡稱：HVAC）系統佔用商業樓宇使用的能量 30％（465 EJ），和在住宅建築近使用的能源的 50％（101 EJ）。太陽能加熱，冷卻和通風技術可用於抵銷了這些能量的一部分。 水處理 thumb 小規模的太陽能汙水處理廠。 太陽能可用於蒸餾處理鹽水或半鹹水使其可成飲用水。這種應用的首次記錄是在 16 世紀的阿拉伯鍊金術士 Tiwari（2003） p 368371。首先構建一個大型的太陽能蒸餾專案於 1872 年在智利的礦業城市拉斯維加斯薩利納斯（Las Salinas）Daniels 1964 p 6。該工廠有 4700 平方米的太陽能集熱面積，每天可產生高達 22700 升淡水，並經營了 40 年。 烹飪 thumb 在印度黎明之村的太陽碗，集中太陽光在一個可移動的接收器上產生蒸汽的烹調。 太陽灶利用太陽光蒸煮，乾燥和殺菌消毒。它們可分為三大類：箱灶具，面板灶具和反射灶具。Anderson and Palkovic 1994 p xi 最簡單的太陽灶是箱灶具，首先由奧拉斯 貝內迪克特德索敘爾在 1767 年建造。Butti and Perlin 1981 p 5459 一個基本的箱灶具包括一個用透明蓋子的隔熱容器。它可以有效地在區域性陰天使用，通常溫度將可達 90150 CAnderson and Palkovic 1994 p xii 熱處理 太陽能聚光技術，如拋物面碟形，槽形及 Scheffler 反射器可為商業和工業應用提供工業用熱。 蒸發池是透過蒸發作用濃縮溶解固體的淺水池。使用蒸發池的從海水中獲得的鹽是太陽能最古老的應用之一。現代應用包括濃縮浸礦用滷水的解決方案和從廢物流中除去溶解固體。Bartlett 1998 p393394 透過蒸發作用由風和陽光的晾衣繩，晾衣架晾衣服不消耗電力或煤氣。在美國的一些州，有立法保護衣服的 晾乾的權利。 光電轉換 光電轉換又稱太陽能光伏。太陽能板是一種暴露在陽光下便會產生直流電的發電裝置，幾乎以半導體物料（例如矽）製成的薄身固體太陽能電池組合。由於沒有活動的部分，故可以長時間操作而不會導致任何損耗（薄膜太陽能電池會有光衰退的現象）。簡單的光伏電池可為手錶及計算機提供能源，較大的光伏系統可為房屋照明，並為電網供電。 太陽能板可以製成不同形狀，而又可並聯、串聯，以產生更多電力。近年，天台及建築物表面開始使用光伏元件，被用作窗戶、天窗或遮蔽裝置的一部分，這些光伏設施通常被稱為附設於建築物的光伏系統。 聚光太陽能熱發電 聚光太陽能發電（CSP）系統使用透鏡或反射鏡和跟蹤系統，把大面積的陽光聚焦到一個小光束。然後將集中的熱量用作常規發電廠的熱源。廣泛存在聚光技術，最發達的技術是拋物槽，集中線性菲涅爾反射鏡，斯特林盤和太陽能發電塔。跟蹤太陽和光線聚焦用了各種技術。在所有這些系統中，工作流體被聚光的太陽光加熱，然後將其用於發電或能量儲存。Martin and Goswami 2005 p 45 全球光熱發電 2006 2007 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 裝置量 MW 412 479 537 782 1256 1721 2584 3804 4380 4650 發電量 GWh International Energy Agency wwwieaorgstatisticsstatisticssearchreportcountryWORLDproductelectricityandheatyear2013 551 685 898 924 1646 2862 4766 5460 太陽能光伏 一種太陽能電池或光伏電池（PV），是一種利用光電效應將光轉換成電流使用的裝置。於 1880 年代，第一個太陽能電池由查爾斯 Fritts Charles Fritts 構造。 全球太陽能光伏發電統計 BP Statistical Review of World Energy 2016 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 裝置量 MW 1313 1592 2033 2595 3682 5083 6671 9370 16226 24514 發電量 GWh 1090 1337 1686 2128 2785 3942 5449 7385 12218 20501 2010 2011 2012 2013 2014 2015 裝置量 MW 41346 71810 100818 139048 179998 230606 發電量 GWh 33333 63835 101919 142588 190773 253037 佔全球發電量比 016 029 045 061 080 105 classwikitable 國家 太陽能光伏裝置量 百萬瓦（MW） 43050 39634 33300 25540 18910 9077 6549 5031 4964 4832 太陽化學 太陽能的化學過程利用太陽能來驅動化學反應。 優點 在光照充足的地區（例如：太空向陽區、海洋、海岸、空曠巖地、平面地區），太陽能的供應源源不絕，且不會產生溫室氣體導致地球溫室效應加劇。 太陽能電池元件可以安裝在建築物上，稱為光電一體化建築，如此太陽能電池板不僅可以在有陽光的時候產生電力，還能達到隔熱的作用，可以有效降低建築物內部的溫度，降低建築能耗；而且分散式發電的大規模停電風險較低。此外，將太陽能電池安裝於家家戶戶，可以提供大量的在地工作機會，節省社福及社會成本。 一些有著高輻射又乾旱到無法種出農作物的沙漠國家，還可以把剩下的太陽能賣給電力公司，達到賺錢的效果（不過對於其他國家，太陽能的使用是不能影響到農業及生態）。 缺點 太陽能板的成本從 2000 年到 2018 年已經降低了 7090 電廠的成本，某些地區大型太陽能電廠成本已經比傳統發電還低，但屋頂型太陽能成本還是偏高，約是大型電廠的兩倍，且投資電廠須要高額的初期投資。 如果考慮氣候，日照強度，成本和投資回報的經濟效益，太陽能系統並不適合世界的每一個角落。而在許多陰雨綿綿或是日照短的地區，太陽能的發電量偏低，投資報酬率較低。 大規模地面型太陽電廠，如果設計不當，會造成生態和環境的影響。 太陽能電池板壽命有限。大約是 2030 年。而生產時所需使用的矽、鍺、硼可能會造成其他方面的汙染，需妥善管控處理。太陽能板的原材料和電腦晶片原材料一樣。大量生產過程中化學物質是有毒有害，主要靠工廠所在地法律法規管控。 對電網的影響 截至 2017 年 12 月，澳洲東部昆士蘭州有超過 31 居民擁有屋頂太陽能系統，平均安裝功率超過 35 千瓦（世界第一）。但是高太陽能系統普及率也給電網電壓帶來問題。居民區中午用電量低，主要以出售電力給電力公司為主。傳統電網並沒有考慮雙向電力輸送。在居民區電力大額傳輸回電網的時候，電壓會逐步抬高，而且可能超過電器裝置可能受範圍 W Miller A L Liu Z Amin and A Wagner Power quality and rooftopPV households an examination of measured data at point of customer connection Sustainability httpseprintsquteduau117688 httpwwwmdpicom207110501041224 Open Access p 29 2018 。科學研究已經有方法解決這種問題，但是都有各種成本考慮，例如，在中壓電網額外增加電壓控制裝置。 對於其他國家或地區的啟示：沒有系統性的分析和規劃，單一鼓勵促進太陽能在居民區的普及會帶來新的風險。更好的方式之一是，透過稅收或其他鼓勵措施，促進工業和商業使用者的太陽能系統安裝。因為工商業使用者主要用電高峰經常在白天，太陽能系統在日照白天發電，補充工商業用電，降低工商業對電網的壓力。 對能源投資和電費管理的影響 現實生活中的問題經常複雜多變，原因錯綜複雜。對於能源投資和電費管理也是同樣的道理，沒有適合每個方案的萬用靈丹。太陽能系統投資也許是很好的選擇，如果：當地陽光充足，電價較高而且持續漲價，政府透過財政或金融方式大力支援，電力可賣回給電力公司 （澳洲和德國）。投資回報經常是能源投資的主要考量。但是系統性的檢查，評估和分析，也許會發現，在目前市場條件下，一套綜合性的方案是最合適的。例如，透過房屋建築能效提高 L Liu W Miller and G Ledwich Community centre improvement to reduce air conditioning peak demand 7th International Conference on Energy and Environment of Residential Buildings pp 279288 doi 1042255058107ce163e0c Available httpeprintsquteduau101161 ，既有裝置執行的改善 L Liu G Ledwich and W Miller Demand side management with stepped model predictive control presented at the Australasian Universities Power Engineering Conference The University of Queensland Brisbane Qld Australia 2016 Available httpeprintsquteduau99914 ，和太陽能系統投資 L Liu W Miller and G Ledwich 2017 Solutions for reducing facilities electricity costs Australian Ageing Agenda 3940 Available httpswwwaustralianageingagendacomau20171027solutionsreducingfacilityelectricitycosts ，可能會提供業主最好的投資回報 W Miller A L Liu Z Amin and M Gray Involving Occupants in Net Zero Energy Solar Housing Retrofits an Australian Subtropical Case Study Solar Energy doi httpsdoiorg101016jsolener201710008 Available httpwwwsciencedirectcomsciencearticlepiiS0038092X17308733 httpseprintsquteduau114591 。 世界各國家地區對太陽能的政策 中華人民共和國 2006 年 6 月，中華人民共和國成立風能太陽能資源評估中心。 2009 年 3 月 23 日，中華人民共和國財政部印發《太陽能光電建築應用財政補助資金管理暫行辦法》，對太陽能光電建築等大型太陽能工程進行補貼。 2011 年 7 月 24 日，中華人民共和國國家發展和改革委員會釋出《國家發展改革委關於完善太陽能光伏發電上網電價政策的通知》 2012 年 9 月 13 日，中華人民共和國國家能源局釋出《太陽能發電發展 十二五 規劃》 title 能源局印發太陽能發電發展 十二五 規劃 publisher 中國城市低碳經濟網 date20120913。《規劃》提出，到 2015 年底，中華人民共和國太陽能發電裝機容量達到 21 吉瓦（GW）以上，這意味著未來 3 年中華人民共和國光伏發電裝機容量有望擴大 6 倍以上。這個規劃提出加快推動太陽能技術產業創新發展。 澳大利亞 2005 年發表「陽光電城計劃」（Solar Cities initiative），目前已有聖地愛麗絲泉、阿得雷德、佩斯、湯士維爾與布萊克頓五個城市獲取政府補助打造太陽能發電系統城市。 2012 年前，澳洲東部各州，在政府支援下有高額電力回購計劃，例如，060 澳幣每度電（AUDkWh）。同時政府對於太陽能板 solar panel 有高額補貼，在澳洲高薪水高人工成本的情況下，在 20162017 年，民用系統（包括太陽能板，逆變器，人工，電線和輔料，政府許可申請）可以做到 1kW 屋頂太陽能系統 1000 澳幣，或更低。截至 2017 年 12 月，澳洲東部昆士蘭州，31 居民家安裝有屋頂太陽能系統，平均功率在 35 千瓦以上（世界第一）。 2017 年及以後，澳洲居民電力出售給電力零售商主要以市場定價為主，在 006 016 每度電。2018 年，澳洲東部昆士蘭州居民普通電力價格大約是 025 澳幣每度電 德國 德國《可再生能源法》於 2000 年 4 月出臺，其前身是 1991 年生效的《強制輸電法案》。《可再生能源法》是開發和利用可再生能源，加強節能環保的綱領性法規，後隨時間推移和形勢變化多次修改補充。 2009 年新《可再生能源法》設定，2020 年德國的可再生能源在電力消費中的佔比目標為 30。德國《可再生能源法》的基本政策方針是可再生能源優先以強制固定費率入網（feedin tariffs），即依法強制電網運營商必須以法律規定的固定費率，收購可再生能源供應商的電力。同時，供電商再根據全部入電網的可再生能源、傳統能源成本狀況，釐定電價。這樣，儘管可再生能源目前的成本還高於傳統能源的，但《可再生能源法》為可再生能源提供了和傳統能源同樣的機會；再加上可再生能源還有其他方面優惠，使其發展風險得以大大降低。 德國是世界頂極的太陽能光伏（PV）安裝國家之一，在 2011 年的用光伏發電的容量達到 25 GW。在 20121031，有 3162 GW 光伏發電連線電網。 in German Bund und Länder beenden Streit um Solarförderung in German 德國聯邦政府已制定到 2030 年安裝的太陽能光伏發電容量 66 GW 的目標，年均增長將達到 2535 GW，和到 2050 年 80％的電力來自可再生能源的目標。 西班牙 2007 年 3 月 30 日，歐洲第一座商業太陽能發電廠（PS10 太陽能發電塔）啟用，這座電廠自 2001 年 7 月於西班牙南部的塞維亞西方 25 公里的桑路卡拉馬尤（Sanlucar la Mayor）開始興建，直到 2005 年 12 月 31 日完工，費時 4 年多建造完成。 2011 年 10 月，Gemasolar Thermosolar Plant 太陽能熱電廠啟用，這座電廠位於西班牙南部的塞維亞豐特斯德亞恩達盧西亞。發電容量 199 MW。 美國 2006 年 8 月，美國加州參議院以 36 票對 4 票獲得壓倒性的勝利，透過「百萬太陽能屋頂法案」，法案計畫在未來 10 年，在加州百萬個屋頂上裝設太陽能發電系統，將太陽能發電的上限由 05％提升為 25％，整個計畫總發電規模將達 300 萬千瓦。 臺灣 2016 年 7 月，啟動「太陽光電 2 年推動計畫」，至 2018 年 12 月累積設定 17GW、超過 152GW 的計畫目標。 2019 年 10 月，提出 2020 年太陽光電 65GW 達標計畫，預計年發電量可達 46 億度電，可供 132 萬戶用電。長期目標則是 2025 年裝置容量為 20GW，漁電共生、屋頂太陽能是主要推行的相關專案。 相關條目 太陽能發電 太陽能電池 光伏模組 光伏陣列 光伏逆變器 斯特林發動機 太陽能發電衛星 儲能技術 可持續能源 太陽 參考文獻 外部連結 綠色和平：太陽能 央視 中國太陽能大戰略 相關期刊論文 光伏發電進展：研究和應用 太陽能 太陽能材料和太陽能電池 Category 可再生能源 Category 能源轉換 Category 替代能源