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物理研究性学习的方法与范例

范例

问题                                                                      物理实验“自制电池”

课题的分析归纳

课题可以由老师提出，也可以由学生提出。每学期按照学校“课题研究”活动要求，在学生和教师之间征集研究课题工作。主要以实际生活为背景，联系科学、技术、社会等现实问题，如交通问题、能源问题、环境保护、卫生状况、用电常识，甚至包括日常生活用品使用问题。即根据学生的特长、爱好、兴趣，以现在学科知识为基础，把一些对课本中问题的看法，甚至有一些认为是“异想天开”的想法，只要有可行性研究的可能都可以形成课题。

参加初次研究活动的学生会感到选题困难，其实可联系物理必修、选修课的教学实际，关注周边环境就要有许多可选问题。如：体育与力学相联系的有：拔河取胜的秘诀、跳高越杆姿态的变迁；与实际生活相联系的有：对各式各样桥的研究、对形形色色门的研究；结合光学知识开展对近视问题的研究，如对眼镜认识的调查；结合电学知识开展对家庭用电及安全情况调查等等。

本课题组同学就是联系物理学科知识对当今电源（电池）报废时污染环境引起足够的注意，然后联系几个对物理学科有兴趣的同学想亲身体验一下伏打电池的制作过程，以及研究将来电池的应用前景等而选定本课题研究的。

实际情况的调查

开展“课题研究”活动实施调查之前，首要的是制订一个全盘的安排计划，一般来说，与物理相对应的应用型课题的研究方案是先到实际中去考察、提练、设计和修改方案。

课题研究组成立以后，我们向指导老师汇报我们当初的设想，然后在老师的帮助下，对课题可行性提出分析处理，对我们在操作方法上提出具体的操作指导，并且就如何利用社会资源也给出建议。概括地说，就是根据研究目的来确定调查内容。（1）先调查伏打电池实验所需的各种实验设备，以及实验室所能提供的条件，进行实验研究时需具备的理论基础，以及相关专业名词的物理涵义；（2）详细调查现阶段市场存在的各种电池（如干电池、蓄电池、光电池等），然后再去商店调查各种品牌电池种类；（3）走访生产“达立”牌电池的常州市电池厂，认真考察生产电池的流程，并且询问实际生产状况及实验室条件的差异情况，甚至向厂方咨询对废弃电池的回收和处理是否有一套行之有效的程序，以及将来开发新产品是否具有环保功能等问题都进行一系列周密的调查。

有关资料的查阅

在准备工作就绪情况下，我们就必须有针对性地对研究课题进行资料查询，先是明确我们此次实验要求做到什么样的程度，实验中需要哪些器材，还需要完善哪些内容，以及未来的发展趋势等等；查询资料一般先到校图书馆，而后到常州市图书馆或一些科研单位资料室，有条件的还可以上网查阅资料。在这里特别要提出向专家咨询这一途径，这里讲的专家指的是对我们课题研究有系统研究的专业人才，可以是老师、科研工作者，或者就是我们的亲属，借助他们的力量，我们可以迅速找到的需要的东西，有助于我们顺利完成课题研究。

课题结论的表述

将我们的实际调查结果和查阅的各种资料进行分析处理，也就是说，去除掉一些与我们主题无关的将要信息，抓住本次课题研究所需的本质内容，这关系到本次课题研究的成败，一般最常用的方法是实验法、归纳演绎法和综合分析法。归纳法指从一些经验事实出发推出一般性原则，我们在做伏打电池实验时就采用这种方法。开始我们做最原始的电池“伏打电池”，两个同学去化学实验室找来硫酸、大烧杯、锌、铜板，其他人就设计实验的步骤，器材一到大家就开始互帮着连接电路。一切准备好后，一个同学看电压表，一个同学看电流表，还有的看小灯泡的亮度，看表记下小灯亮的时间，其余的就记录和整理数据。一个同学将锌、铜板放入硫酸溶液中，看表的眼不眨，记录整理的手不停，真够忙的。这时指导老师提醒我们是浊可以改变些什么量从而来改变小灯的亮度和亮的时间，于是大家再次到化学药品室拿来了铅、铁、镁、双氧水等，反复进行多次实验。实验结束后大家再集中在一起进行相互讨论，并对实验数据进行综合分析处理，归纳出实验结论。为了检验实验结论的正确性，大家商讨再次进行水果电池实验，即找来西红柿、苹果、荔枝、香蕉、西瓜等水果进行一系列实验，实验确实验证了原来结论的正确性。下文是本课题的成果显示：

“自制电池”物理实验报告

关键词：极化现象   离子   金属活动性

内容摘要：电池在我们的日常生活中被大量使用，然而它们能作为电源的原理是什么？本文通过对实验过程及观察的阐述，较为详细地介绍伏打电池的原理以及电压大小与电极材料之间的关系，并研究了这种电池的污染性，希望开发出节能、高效、环保的生物电池。

我们在日常生活中所说的电源其实实质是把其他形式的能转变为电能的装置，电池是把化学能转变成电能的装置。早在1799年意大利物理学家伏打就发明了一个较强的电源，就是伏打电池，我们通过实验深入认识了这种电池的功能及原理。

当年伏打用一块锌板跟一块铜板浸在浓度为5%的稀硫酸溶液中，我们也是这样做的。一开始，不知哪是正极，哪是负极，使用电压表的正极与锌板相接，负板与铜板相接，结果发现，指针反向偏转，这说明伏打电池的正极为铜板，负极为锌板。然后我们将小灯光固定在装置板上，将铜板和锌板放入稀硫酸溶液中，灯泡开始发光，但很快又变暗，这是由于锌与稀硫酸反应生成的氢气泡被越来越多地吸附到了铜板上，氢气泡的存在就减少了电极板与溶液的接触面积，电流通过时的阻碍增强。为何氢气泡会聚集在铜板上呢？这是由于氢在溶液溶液中显正价，于是氢离子的移动方向就与电池中电流方向相反而聚集到了铜板上。这就是指导老师所说的电池极他现象。怎样消除它呢？我们用高锰酸钾或双氧水与稀硫酸溶液混事，这时明显看到小灯泡亮的时间延长，经测定，未加双氧水的一组实验，电压0.9V，灯亮4s钟，加入了双氧水氧化成水，电极板上的氢气泡减少。

为什么锌、铜伏打电池会产生0.9V的电压？我们讨论得出的结果是：稀硫酸溶液中有很多氢离子和硫酸根离子，当锌板浸入溶液中，由于锌位于（H）前的活泼金属与稀硫酸反应（Zn+2H+= ZnH2 ↑），原来在锌板上的锌原子就变成正二价的锌离子跑到溶液中，这样每一个锌离子都在锌板上留下两个电子，许许多多的锌离子跑出就使得锌板带上负电，溶液带上了正电。氢离子被带负电的锌板推开，附着在铜板上，这样使得铜板带上了正电，这就可以产生电流、电压。当我们再加入更大浓度的硫酸量的增加，溶液与金属的面积也相应增大，而电压不变，说明电压与金属板的接触面积也无关。由于伏打电池中的电压太小，小灯泡又只是闪了一下，接下来我们用不同的材料作电极来测定电压值。

在实验中我们发现作为电极板的金属，它们的活动性相对来说一强一弱，不活泼的为正极，与伏打电池中的锌铜产生的电压原理相同。以上实验结果表明，电压与电极材料的大小和形状无关，而与其金属性有关，即金属之间的金属性相关越大，产生的电压越大，反之赠越小。虽然商店里的1号、5号、7号电池虽大小不一，但是电压都为1.5V。

在我们的日常生活中，干电池与蓄电池很常见，在这儿介绍两种特殊的电池。

一是温差电池，用一根铜丝和铁丝连同一只灵敏电流计组成一个导电回路，铜丝和铁丝的一个接头放在盛有冰水混合物的杯子中，另一接头用火加热，过一会儿，电流计显示回路中有电流通过。铜丝和铁丝两个接头不同的温度形成温差电池，根据这种原理可用来制造测量高温的温度计。

二是光电池。现在市场上有许多计算器就用光电池作为电源，这样既省钱又不会制造污染，用紫光灯照射在静电检验器上的锌丝网，光把锌离子打向与检验器相连的铜板上，就会发现检验器的两个指针发生偏转，说明有电流产生，这种电池可应用在高精密的控制仪器和操作系统中。

以上两种电池的优点是都具有环保性，缺点是不能被广泛应用。而市场上的大多数电池都与上述实验的伏打电池原理一致，电池中电解质大都具有腐蚀性，一旦处理不当会造成很大的污染。因此我们想创造一种生物机能性质的电池，人在海洋中被大电鳗电了一下可是要命的，它身体中所产生的电压很大，我们应该对它进行研究和利用，努力发展节能、高效、环保无污染的电池。

（本课题组成员：刘诚、周志欣、吴克、冯飞、张渊、陆叶、吴冬雷、高旭金、蒋烨、马军、陈琳）

研究后记

通过自制电池的实验过程和科学发展前沿实际情况的调查，认识到这不仅是完成一项实验，更重要的是这里牵涉到许多方面的问题。如：（1）团结协作精神、科学素养的形成。（2）实验基本技能与研究方法的培养。（3）物理、化学课程中有关知识的综合能力的提高。（4）废旧电池回收与利用的研究。（5）提高温差电池、光电池的利用率的方法。（6）生物环保电池是否有转为工业生产的现实可能。

通过本次课题研究，有很多体会和收获

（一）加强主动学习，激发创新思维

以前课堂教学中已适应老师教，学生听懂去做，自己学习的主动性就不自学地被扼杀了，虽然师生都很苦，但成效并不明显。现在课题研究中，一切都自己安排，计划、步骤、调查报告、实验分析都由自己处理，只有不懂的地方才请老师指导一下，完全是以“自我”为中心，这样使我们品尝到快乐，感觉学习不再是“苦差事”，使自己对学习萌发了极大的兴趣，而学习、实验过程中又经常有新的发现，并且能亲自动手去探索和研究，对自己创新思维也有了很好的锻炼。

（二）提高实验能力，培养科研兴趣

这次课题研究最大收获就是实验动手能力大大加强。目前由于考试都是笔试，实验动手能力在教学中已经降至不很重要的位置，老师和同学也对实验要求不高；因此这次做伏打电池实验和水果电池实验，大大提高了我们的实验兴趣，大家都抢着动手，并且发现以前科学家的实验思想与我们很相似，现时对科学研究的神秘感消除了，而且使我们对将来从事科研工作的基本程序也有了初步的认识，提高了实验能力，培养了科研兴趣。

课题

1、题名称：行车上的力学问题

研究建议：

（1）调查自行车的类别（轻便车、载重车、男车、女车、赛车、山地车等）；

（2）分析自行车的的基本构造及使用过程中的有关的力学知识；

（3）分析自行车速度与车轮直径的关系，内胎充气及气门芯的作用，尾灯的反射原理，变速车变速的原理等；

（4）观察车闸（普通闸、钳形闸、触闸、抱闸、涨闸、脚闸）的工作情况，提出对刹车皮闸盘、闸盒、车圈磨损的改进意见，提出对外胎磨损的改进意见；

（5）测量骑自行车的平均速度和功率，设计实验方案、操作步骤和具体途径。

2．课题名称：刀上的力学知识

研究建议：

（1）观察菜刀刀把的大小、长短和刀身的宽窄、长短，比较各种菜刀的开头与功能的关系，进行利弊分析；

（2）比较刀锋的材质选择、刀体的材质选择、刀把的材质选择，根据菜刀的功能进行利弊分析；

（3）根据菜刀的轻重、刀刃刀背的厚薄、刀刃的锐钝及形状进行利弊分析；

（4）分析菜刀使用过程中的有关的力学知识。

3．课题名称：育运动与物理知识

研究建议：

从跳高、跳远、跑步、铅球、标枪、链球、篮球、排球、足球、垒球、乒乓球、羽毛球、保龄球、举重、体操、游泳、跳水、射击、皮划艇、帆板等体育运动中任选一项或几项，从动作剖析、技术要领中分析其力学知识和物理原理。

4．课题名称：代汽车中的安全装置

研究建议：

（1）分析现代汽车中的防抱死系统。观察和研究现代汽车中的刹车制动系统，分析刹车时如果车轮停转，车轮与地面发生滑动摩擦，如果车轮还在转动，刹车片与轮盘发生滑动摩擦，研究哪种情况可以更快地使汽车停下来。可以设计模拟实验来分析车轮停转情况汽车的运动状态。

（2）分析现代汽车中的气囊和安全带系统。观察和研究现代汽车中的气囊和安全带系统，分析安全带的结构，如何正确使用安全带；

（3）设计模拟实验来研究汽车的碰撞情况；

（4）了解现代汽车中为增加安全性而应用的高科技知识。提出未来汽车安全性的建议和设想。

5．课题名称：“神舟号”航天飞船

研究建议：

（1）查阅资料，了解中国“神舟号”航天飞船发射，进入轨道进行的空间遥感、环境监测、环境监测、太空材料以及生命、生物等多项科学试验，返回地球的报道；

（2）查阅资料，了解航天飞船的一般构造，发射和返回的物理原理，太空探索中的作用；

（3）设想中国航天飞船载人后，宇航员的超重和失重，氧气、食物和水的供给，废物排除等情况；

（4）提出航天飞船在大气层中因空气阻力引起的剧烈而采取抗高温的建议和设想；

（5）了解航天飞船返回地球过程中的一些情况，提出使航天飞船安全着陆的建议和设想；

（6）围绕“神舟号”航天飞船撰写一篇科学报告。

第二篇：物理研究性学习材料

研究课题：有关能源问题及太阳能的利用。

研究目的：能源是现代社会生活的重要物质基础，我们的衣、食、住、行都要消耗能量，各种生产也要消耗能量，因此我们应该合理利用能源。

研究目标：以能源为核心，了解怎样合理利用能源。

能源利用的现状

能源环境

所谓“能源”，指的就是能够提供可利用能量的物质。能源是现代社会生活的重要物质基础。我们的衣、食、住、行要消耗能量，各种生产也要消耗能量。目前，人类消耗的能量主要来自煤、石油、天然气等物质。人们把煤、石油、天然气叫做常规能源。

近二三百年以来，人类相继发明了蒸汽机、内燃机、电动机等动力机械，使生产力得到了飞速发展。但是，能源的消耗也急剧增长。研究人员估计，按照目前的石油开采速度，地球上的石油储藏将在几十年内全部采完；煤的储量稍多一些，但也将在二百多年的时间内采完。可以想像，如果没有了石油和煤炭，汽车、飞机、轮船和铁路上的内燃机车都不能开动，火力发电厂将停止发电，人类的社会生活将会瘫痪。

大量消耗常规能源带来了环境问题。石油和煤炭燃烧时产生的二氧化碳增加了大气中二氧化碳的含量，由此产生了“温室效应”，使得地面的气温上升，两极的冰雪融化，海平面上升，淹没沿海城市，海水向河流倒灌，耕地盐碱化??

煤炭中常常含有较多的硫，燃烧时形成的二氧化硫等物质使雨水的酸度升高，形成“酸雨”，腐蚀建筑物，土壤酸化。

内燃机工作时的高温使空气中和燃料中的氮、氧、碳、氢等物质发生化学反应，产生氮氧化物和碳氢化合物。氮氧化物和碳氢化合物在大气中受到阳光中强烈的紫外线照射后产生二次污染物质---光化学烟雾，主要成分是臭氧。二氧化硫、氮氧化物、臭氧，以及燃烧不完全时产生的一氧化碳，都是有毒气体，能引起人的多种疾病。此外，燃烧时产生的浮尘也是一种污染。

常规能源的短缺和由这类能源利用所带来的环境污染，使得新能源的开发成为当务之急。

流动的空气---风，是一种能源。远在古代，人们就用风车带动石磨做功。现在则用风车带动发电机，然后把电能输送到远方。为了增加风力发电的功率，通常都把很多风车建在一起，成为“风车田”。我国的新疆、内蒙古等地区，风力资源丰富，已经在利用风力进行发电。

水的流动（河流、潮汐），也能够提供可利用的能量。利用水流来发电，是把水流的机械能转化为电能。现在水力发电的技术已经十分成熟。我国有丰富的水力资源，已经建设了很多水力发电站。19xx年底开始建设的三峡电站是世界上最大的水力发电设施。

江河中的水流过去以后还会有新的水流过来，只要上游下雨，有河水流动，我们就可以获得水流能。风能也是这样。所以水流能、风能是“可再生资源”。而石油、煤炭等能源物质，如果消耗完了就没有了，是不可再生能源。

太阳辐射到地球的能量是巨大的，每年可以达到10＾24J；相对于我们人类的历史来说，太阳能是取之不尽用之不竭的。同时，太阳能是一种清洁能源，它的利用不污染环境。因此太阳能的利用具有广阔的前景。

人类已经在利用太阳能方面取得一些成就。现在已经有了一些直接利用太阳热辐射的设备。例如太阳电池是利用半导体材料把太阳能直接转变成电脑的元件。现在许多人造卫星上用太阳电池作电源，我们看到的卫星伸展开的“翅膀”，就是太阳电池的集光板。有些电子表和计算器也使用太阳电池。

在生活中，可以利用太阳能的热，直接加热物体。例如：太阳热水器是利用太阳能来加热水的设备。在许多屋顶上都可以看到太阳热水器。最简单太阳热水器是一个装水的黑色橡胶袋，利用太阳能把水晒热。复杂一些太阳热水器则在玻璃箱内安装水管，利用太阳能对流动的水加热。太阳灶是用凹面镜把太阳光集中，来对水壶、饭锅加热的。

无论太阳电池、太阳热水器还是太阳灶，都是在阳光充足时工作效果好，由于天气的影响较大，成为妨碍大规模利用太阳能的主要障碍。科学技术人员正在深入研究更好地利用太阳能和储存太阳能的方法。

农村中的庄稼秸秆、牲畜粪便，放在密封的窑中加水发酵，能够产生沼气。沼气是农村不可忽视的一种新能源。沼气的主要成分是甲烷，是一种气体燃料。沼气燃烧时不仅卫生，还可以用来做饭、烧水，十分方便。经过发酵的废渣，是优质有机肥料。我国许多现代化的农村，由于很好地开发了沼气的生产和利用，不仅提高了生活质量、改善了农田，还很好地保护生态环境，形成了农业生产的良性循环。

原子核发生变化时释放的核能是一种很重要的新型能源。地球上核燃料的储量比石油和煤炭多得多，核能的利用，对环境的影响也比燃烧石油、煤炭小。

太阳能发电

随着经济的发展、社会的进步，人们对能源提出越来越高的要求，寻找新能源成为当前人类面临的迫切课题。现有能源主要有3种，即火电、水电和核电。

火电需要燃烧煤、石油等化石燃料。一方面化石燃料蕴藏量有限、越烧越少，正面临着枯竭的危险。据估计，全世界石油资源再有30年便将枯竭。另一方面燃烧燃料将排出CO2和硫的氧化物，因此会导致温室效应和酸雨，恶化地球环境。

水电要淹没大量土地，有可能导致生态环境破坏，而且大型水库一旦塌崩，后果将不堪设想。另外，一个国家的水力资源也是有限的，而且还要受季节的影响。

太阳能屋顶发电站

核电在正常情况下固然是干净的，但万一发生核泄漏，后果同样是可怕的。前苏联切尔诺贝利核电站事故，已使900万人受到了不同程度的损害，而且这一影响并未终止。

这些都迫使人们去寻找新能源。新能源要同时符合两个条件：一是蕴藏丰富不会枯竭；二是安全、干净，不会威胁人类和破坏环境。目前找到的新能源主要有两种，一是太阳能，二是燃料电池。另外，风力发电也可算是辅助性的新能源。其中，最理想的新能源是大阳能。

太阳能发电是最理想的新能源

照射在地球上的太阳能非常巨大，大约40分钟照射在地球上的太阳能，便足以供全球人类一年能量的消费。可以说，太阳能是真正取之不尽、用之不竭的能源。而且太阳能发电绝对干净，不产生公害。所以太阳能发电被誉为是理想的能源。

此图根据蒲提斯的太阳系形成理论，太阳向宇宙空间辐射出巨的光热能量。

从太阳能获得电力，需通过大阳电池进行光电变换来实现。它同以往其他电源发电原理完全不同，具有以下特点：①无枯竭危险；②绝对干净（无公害）；③不受资源分布地域的限制；④可在用电处就近发电；⑤能源质量高；⑥使用者从感情上容易接受；⑦获取能源花费的时间短。不足之处是：①照射的能量分布密度小，即要占用巨大面积；②获得的能源同四季、昼夜及阴晴等气象条件有关。但总的说来，瑕不掩瑜，作为新能源，太阳能具有极大优点，因此受到世界各国的重视。

要使太阳能发电真正达到实用水平，一是要提高太阳能光电变换效率并降低其成本，二是要实现太阳能发电同现在的电网联网。

目前，太阳电地主要有单晶硅、多晶硅、非晶态硅三种。单晶硅太阳电池变换效率最高，已达20％以上，但价格也最贵。非晶态硅太阳电池变换效率最低，但价格最便宜，今后最有希望用于一般发电的将是这种电池。一旦它的大面积组件光电变换效率达到10％，每瓦发电设备价格降到1－2美元时，便足以同现在的发电方式竞争。估计本世纪末便可达到这一水平。

当然，特殊用途和实验室中用的太阳电池效率要高得多，如美国波音公司开发的由砷化镓半导体同锑化镓半导体重叠而成的太阳电地，光电变换效率可达36％，快赶上了燃煤发电的效率。但由于它太贵，目前只能限于在卫星上使用。

太阳能发电的应用

太阳能发电虽受昼夜、晴雨、季节的影响，但可以分散地进行，所以它适于各家各户分激进行发电，而且要联接到供电网络上，使得各个家庭在电力富裕时可将其卖给电力公司，不足时又可从电力公司买入。

实现这一点的技术不难解决，关键在于要有相应的法律保障。现在美国、日本等发达国家都已制定了相应法律，保证进行太阳能发电的家庭利益，鼓励家庭进行太阳能发电。

日本已于19xx年4月实现了太阳能发电系统同电力公司电网的联网，已有一些家庭开始安装太阳能发电设备。日本通产省从19xx年开始以个人住宅为对象，实行对购买太阳能发电设备的费用补助三分之二的制度。要求第一年有1000户家庭、20xx年时有7万户家庭装上太阳能发电设备。

据日本有关部门估计日本2100万户个人住宅中如果有80％装上太阳能发电设备，便可满足全国总电力需要的14％，如果工厂及办公楼等单位用房也进行太阳能发电，则太阳能发电将占全国电力的30％－40％。当前阻碍太阳能发电普及的最主要因素是费用昂贵。为了满足一般家庭电力需要的3千瓦发电系统，需600万至700万日元，还未包括安装的工钱。有关专家认为，至少要降到100万到200万日元时，太阳能发电才能够真正普及。降低费用的关键在于太阳电池提高变换效率和降低成本。

不久前，美国德州仪器公司和SCE公司宣布，它们开发出一种新的太阳电池，每一单元是直径不到1毫米的小珠，它们密密麻麻规则地分布在柔软的铝箔上，就像许多蚕卵紧贴在纸上一样。在大约50平方厘米的面积上便分布有1，700个这样的单元。这种新电池的特点是，虽然变换效率只有8％—10%，但价格便宜。而且铝箔底衬柔软结实，可以像布帛一样随意折叠且经久耐用，挂在向阳处便可发电，非常方便。据称，使用这种新太阳电池，每瓦发电能力的设备只要15至2美元，而且每发一度电的费用也可降到14美分左右，完全可以同普通电厂产生的电力相竞争。每个家庭将这种电池挂在向阳的屋顶、墙壁上，每年就可获得一二千度的电力。

太阳能发电的前景

太阳能发电有更加激动人心的计划。一是日本提出的创世纪计划。准备利用地面上沙漠和海洋面积进行发电，并通过超导电缆将全球太阳能发电站联成统一电网以便向全球供电。据测算，到20xx年、20xx年、2100年，即使全用太阳能发电供给全球能源，占地也不过为65.11万平方公里、186.79万平方公里、829.19万平方公里。829.19万平方公里才占全部海洋面积2.3％或全部沙漠的51.4％，甚至才是撒哈拉沙漠的91.5％。因此这一方案是有可能实现的。

另一是天上发电方案。早在19xx年美国宇航局和能源部就提出在空间建设太阳能发电站设想，准备在同步轨道上放一个长10公里、宽5公里的大平板，上面布满太阳电池，这样便可提供500万千瓦电力。但这需要解决向地面无线输电问题。现已提出用微波束、激光束等各种方案。目前虽已用模型飞机实现了短距离、短时间、小功率的微波无线输电，但离真正实用还有漫长的路程。

随着我国技术的发展，在20xx年，中国有三家企业进入了全球前十名，标志着中国将成为全球新能源科技的中心之一，世界上太阳能光伏的广泛应用，导致了目前缺乏的是原材料的供应和价格的上涨，我们需要将技术推广的同时，必须采用新的技术，以便大幅度降低成本，为这一新能源的长远发展提供原动力！

太阳能的使用主要分为几个方面：家庭用小型太阳能电站、大型并网电站、建筑一体化光伏玻璃幕墙、太阳能路灯、风光互补路灯、风光互补供电系统等，现在主要的应用方式为建筑一体化和风光互补系统。

太阳能电池发电原理：

太阳能电池是一对光有响应并能将光能转换成电力的器件。能产生光伏效应的材料有许多种，如：单晶硅，多晶硅，非晶硅，砷化镓，硒铟铜等。它们的发电原理基本相同，现以晶体为例描述光发电过程。P型晶体硅经过掺杂磷可得N型硅，形成P－N结。

当光线照射太阳能电池表面时，一部分光子被硅材料吸收；光子的能量传递给了硅原子，使电子发生了越迁，成为自由电子在P－N结两侧集聚形成了电位差，当外部接通电路时，在该电压的作用下，将会有电流流过外部电路产生一定的输出功率。这个过程的实质是：光子能量转换成电能的过程。

晶体硅太阳能电池的制作过程：

硅”是我们这个星球上储藏最丰量的材料之一。自从19世纪科学家们发现了晶体硅的半导体特性后，它几乎改变了一切，甚至人类的思维。20世纪末，我们的生活中处处可见“硅”的身影和作用，晶体硅太阳能电池是近15年来形成产业化最快的。生产过程大致可分为五个步骤：a、提纯过程b、拉棒过程c、

切片过程d、制电池过程e、封装过程。

太阳能电池的应用：上世纪60年代，科学家们就已经将太阳电池应用于空间技术——通信卫星供电，上世纪末，在人类不断自我反省的过程中，对于光伏发电这种如此清洁和直接的能源形式已愈加亲切，不仅在空间应用，在众多领域中也大显身手。如：太阳能庭院灯、太阳能发电户用系统、村寨供电的独立系统、光伏水泵（饮水或灌溉）、通信电源、石油输油管道阴极保护、光缆通信泵站电源、海水淡化系统、城镇中路标、高速公路路标等。欧美等先进国家将光伏发电并入城市用电系统及边远地区自然界村落供电系统纳入发展方向。太阳电池与建筑系统的结合已经形成产业化趋势