0.2.1　太阳的能量

太阳直径约1.39×106km，是地球直径的109倍，太阳的体积约1.42×1027m3，是地球的130万倍，其质量约1.98×1027kg，是地球质量的33万倍。太阳不停地向四周空间放射出巨大的能量，其总量平均每秒可达3.865×1026J，而地球所接收到的能量仅是太阳发出总量的22亿分之一，每秒也有1.756×1017J之多，地球只要1小时多接收一点从太阳传递过来的能量就够全球2018年的所有能耗。

当然，到达地球大气层上界的太阳辐射能量，会受到地球磁场、大气层和臭氧层等重重阻拦和干扰。据估算，到达地球大气层上界的太阳辐射功率约为1.76×1017W，被大气分子和尘埃反射回宇宙空间的太阳辐射功率约为5.2×1016W，约占30%，被大气所吸收的部分为4.0×1016W，约占23%，穿过大气层到达地球表面的太阳辐射功率仅有8.0×1016W，约占47%。地球表面海洋面积约占79%，到达陆地表面可利用的太阳辐射功率大约为1.68×1016W。即便如此，只要太阳源源不断地辐照地球陆地表面11个小时，就可以供应人类在2018年的全部能量消耗。

据估算，太阳的寿命约100亿年，目前年龄约45.7亿年，正值年富力强之时，按照人类历史进程看，太阳就是永恒的温暖和光明。太阳辐射的能量也是无穷无尽的，永无枯竭之日。但我们利用和获取太阳能的手段有限，没有做到物尽其用。本书讨论的太阳能光伏发电效率也仅有20%左右，而且仅是在陆地表面极其有限的面积之上。为了实现光电转换，我们还必须耗费大量的化石能源来提炼生产光电转换的半导体硅材料，真正利用到的太阳能比20%还要少很多。本书讨论的光伏组件清洁维护技术，更仅仅是为有效利用太阳能的一个环节，从长期看，清洁维护也仅仅能提升太阳能利用效率的5%～15%［2］。但就是这5%～15%的能量也严重影响着我们利用太阳能的成本核算，也足以改变光伏/光热发电的进程。