用太阳取火

“阳燧，火镜也”

多年前，在世界上其他民族还处在钻木、摩擦或击石取火的时代，我国西周时代的先人就已发明了在日光下取火的工具，名曰“阳燧”。《淮南子·天文训》记载：阳燧，金也……日中时，以当日下，以艾承之，有顷焦之，吹之则燃，得火。《本草纲目》卷主：“阳燧，火镜也。以铜铸成，其面凹，摩热向日，以艾承之，则得火。”从这些文献描述中可知，阳燧是古代在日下取火的一种青铜工具，为圆形凹面，中间放置艾绒一类的易燃物，选在烈阳当空的时候，把凹面向阳照之，利用聚焦原理，使阳光从不同角度反射，汇聚于中心的艾绒上，当温度升高时，艾绒被点着，然后用嘴吹艾绒，助其燃烧，即可取得火种。

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在周代还设有专门掌管阳燧的官，叫司烜氏。《周礼·秋官司寇》说：“司烜氏掌以夫燧取明火于日”。可见当时对阳燧之重视。在陕西扶风县周原遗址的一座古墓中，曾出土过一件圆形的青铜凹面镜，形状与现在的圆形太阳能灶相仿，经文物考古专家鉴定，这便是古人用以取火的“阳燧”。周原博物馆照其原件翻模，铸造了一件复制品，经试验，在强阳光下，最快只需三五秒钟即可将易燃物引燃，从而验证了《周礼》等史志对于阳燧的记载。通俗地说，阳燧可以说是利用光学原理进行取火的古代版“打火机”。从钻木取火到阳燧引火，见证了中华文明的蜕变和进步。

农业医疗两栖发展

古人不仅利用太阳能取火，还运用太阳能帮助贮粮和晒盐。唐代末期韩鄂在其编著的农学专著《四时纂要》中，记录了运用日晒法处理粮种的技术。文中说，在六月夏粮收获后，把大麦和小麦的种子摊在场院上，和一种叫做苍耳的植物掺在一起，在太阳下进行晾晒，等到天近傍晚时趁热将麦种收储，可以保证麦种两年不被虫蛀。

我国先民很早就懂得利用海水制盐，但唐宋以前的海盐制造，主要是通过煮、煎来制取，即用灶锅燃火煮盐水的方法来制盐。这种原始的煮盐方法费工时、耗燃料、产量少。宋元时期出现了“晒曝成盐”的晒盐方法。即在海边建造晒盐池，把海水抽到盐田里利用阳光曝晒，风吹等自然手段蒸发卤水，再经过一些工序后，使食盐结晶出来。明朝永乐年间，我国开始建盐田，改蒸煮为日晒，晒盐技术得到了进一步的发展和推广。与煮盐相比，利用太阳能应用的“日晒制盐法”节省了大量燃料和人力，使制盐工艺不断向前发展。

早在春秋战国时期，我国古人就懂得日光对人身健康的益处，战国时期的典籍《列子》指出：人应当负日之暄也。即背对着太阳，进行日光照晒。古人还把太阳能应用于医疗，将日光浴防治疾病的经验载入医籍中。据《黄帝内经》和《本草纲目》记载，我们祖先在公元前3～5世纪就掌握了日光疗法，强调“无厌于日，必待日光。”鼓励人们多晒太阳。隋代的医学著作《诸病源候论》写道：“凡天和暖无风之时，令母将儿于日中嬉戏，数见风日，则血盈气刚，肌肉牢密”。鼓励儿童多在好天晒太阳嬉戏，有助于发育的气血充盈，肌肉强壮。

制氢气，做车窗

能源设备大突破

近日，通过模仿自然光合作用的关键步骤，美国密歇根大学最近开发了一种新型太阳能电池板，在将水转化为氢和氧方面达到了9%的效率，比同类太阳能解水制氢设备效率高出近10倍，代表了技术上的重大飞跃。

这项研究包括两项技术进步，使光催化水分离的效率更高。一个是更小的自热半导体，可以承受相当于个太阳的强光。半导体通常是设备中最昂贵的部分，缩小半导体的尺寸也使该过程的成本降低，密歇根大学研究员标志：“与一些只在低光强度下工作的半导体相比，我们将半导体的尺寸缩小了多倍。由我们的技术生产的氢气可能非常便宜。”

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第二个是新装置能利用太阳光谱中能量较高的部分来分解水，同时利用光谱中能量较低的部分来提供热量来促进反应。这种“魔力”是由一种半导体催化剂实现的，这种催化剂在利用阳光驱动化学反应时，会随着使用而自我修复，减轻催化剂通常会经历的退化反应。未来该团队打算解决的下一个挑战是进一步提高效率，并实现可以直接输入燃料电池的超高纯度氢。

半透明太阳能

做车窗收集能源

近日，德国航空航天中心的研究人员基于由硅和锗（Si/Ge）制成的超薄氢化非晶态多量子阱（MQW）制造了一种半透明太阳能电池。研究人员HosniMeddeb表示：“这种新颖的半透明太阳能电池技术，能够提供多种集成机会，适合建筑和窗户的玻璃立面、车辆天窗等不同应用。除了收集太阳能，通过定制设计还可以实现多种功能，如美学外观、视觉舒适性和热管理。”

量子阱是插入电池层的薄纳米结构，可以改变带隙等性质。以前的光伏研究采用单量子阱纳米结构，本项研究的新颖之处在于赋予其“多”构型。研究人员表示：“这为光学设计和带隙工程提供了额外的自由度。”另外，MQW在光伏性能和透明度方面都有优势。

研究人员构建了若干带有MQW或SQW的太阳能电池，并比较其在标准光照条件下的各自性能，以评估前者的优势程度。采用直流磁控溅射技术（DCmagnetronsputtering）沉积前后电极，在13.56MHZ频率下通过低温等离子体增强化学气相沉积（PECVD）方法制备半导体功能层，并在C下对电池进行30分钟的退火处理。

研究人员表示，在开路电压和填充系数方面，由六个2.5纳米MQW组成的电池，比基于20纳米SQW的器件表现得更好，功率转换效率达到3.4%，平均可见光传输水平约为33%。据介绍，相应的光利用效率超过1.1%，堪称无机半透明太阳能电池技术中最顶级的技术之一。目前，该团队正在尝试，将这种新型半透明太阳能电池技术应用于建筑集成光伏，并进行相应的技术经济和生态评估。Meddeb表示，这种超薄膜光伏概念富有前景，在低材耗、快速制造和降低成本方面具有技术优势，更容易实现商业化。

能够自我修复？

卤化物钙钛矿太阳能

钙钛矿太阳能电池暴露在阳光下会降解，这导致随着时间的推移性能下降。最近，一项新的研究项目将研究这种太阳能电池如何在夜间恢复和自我修复。

卤化物钙钛矿是一种新型半导体，尽管其制造简单且节能，但由于其作为太阳能电池材料的高性能而受到了广泛