瑞士物理学家索斯尤里在1770年制作独特的太阳光收集器（热匣子）和德国物理学家赫兹在1866年首次观察了光电效应，这两位科学家的发明与发现，对太阳能的利用起到十分重要的作用。

利用太阳能的第一种方法是根据“热匣子”原理，用透快、平面镜或凹面镜汇集太阳光，获得高温，用于温室站、烘干室站、水加热器等。第二种方法是利用锅炉站、电站、发动机等设备，获得所需要的能量。

各国利用太阳能供暖供热，建筑许多各式各样的“太阳房”，在苏联首批“太阳房”建设于塔斯干，达吉斯坦。在赫尔松建有9层楼房的太阳能系统，太阳能锅炉的表面积250多平方米、功率为6000千瓦，它完全能满足64户居民对热水的需求量。美国有30多万座太阳能水加热装置和6万多座供暖设备和空调设备。

60年代在法国的南部（奥杰依跃城）装备了世界上最大的太阳能冶炼炉，共有63个定日器，收集太阳光的总面积为2835米2，用固定在建筑物墙上的高达45米的凹面镜反射太阳光，每块太阳反射镜，借助于光电池瞄准太阳，反射镜的反射光形成熔化区，在晴天，反射镜焦点的温度可达3500℃，因此熔炉可以冶炼特别纯的金属。

在太阳能动力学中，人们用热力学和光电学的方法转换太阳能，第一种方法依靠太阳辐射得到水蒸气，通过蒸汽机把水蒸气的能量转变为机械能，然后带动发电机，把机械能转变为电能。第二种方法是利用半导体光电元件直接把太阳能转换成电能。热循环做功装置包括：收集辐射系统，靠热质传递热量把太阳能转换成热能的接收系统（蒸汽锅炉），从接收系统把热量传递到积蓄器或传递到一个或几个热交换器的传递系统，在热交换器中加热工质，热积蓄器和热交换器是热机的热源和冷源。它们的工作温度由收集器的结构和工质决定。

目前有三种形式的太阳辐射收集系统。

1.具有定日器的塔式接收中心收集系统。

2.具有线性调焦的柱形抛物面式收集系统。

3.具有点状调焦的抛物面式收集系统。

最普通采用的是柱形抛物面式收集系统，它是最经济的。用很多反射镜制成的定日器是塔式太阳能电站的收集器，它利用电子计算机跟踪太阳，这样，反射光线总是射在蒸汽锅炉的表面上。

热力学的方法是在塔式设备上安装部件，在第一种形式中，太阳能电站是在高达几十米、几百米的中心塔顶上安装蒸汽锅炉和定日器场，在第二种形式中，采用分布辐射接收形式——是一些接收单元，每个接收单元是由线性接收焦点的柱形抛物面形的镜子组成的，且可以安装在厂房顶上。

世界上第一座试验性塔式太阳能电站建在伊拉里奥（法国）于1971年工作，过了S年后在比利牛斯（奥杰依奥）以从前的锎炉为基础安装了功率为100千瓦的太阳能电站，80年代初太阳能电站已经在美国、西班牙、法国、意大利、日本发挥效益。法国在1983年建成第一座大型“杰米斯”太阳能电站，位于东比利牛斯附近的塔尔加索思城，它的电功率是2兆瓦，热功率是9兆瓦。在100米高的塔顶上安装凹形蒸汽镌炉，镜面的总面积为10.7千米²的200个定日器分布在蒸汽锅炉的北侧。在接收器中熔解温度达450℃，在5~6兆帕的压力下，工质温度为410~420℃。1982年在美国的巴斯托修建了塔式太阳能电站，功率为10兆瓦，选择在莫哈韦沙漠，那里每年有340个太阳日，以77米高的塔为中心，周围分布1818座太阳能电城，每座电站的面积是41.8米²，大块定日器是用地平经度天顶跟踪系统装备的，运行数据是：定日器的有效系数为0.98，整个太阳电站安全供电格数约为0.8，年平均有效系数为7.4%，运行数据与设计要求大体相符，然而太阳电站试用运行6年后，从经济效益考虑而关闭。苏联第一座太阳能电站功率5兆瓦，在1985年11月在刻赤半岛建成，并投入国家电网，每个定日器的面积25米²，共有1600个定日器，占据圆周形场地，中心是70米高的高塔，塔顶上安装蒸汽锅炉，获得饱和蒸汽压4兆帕，温度250℃，每小时产生28吨蒸汽，电站的发电量约为600万千瓦小时/年，年节省标准燃料约2000吨。

一些国家又研究装有太阳池的太阳能电站，如在以色列和美国分别有功率为300千瓦和5兆瓦这样的太阳能电站。它的工作原理是利用一种天然效应：如果在闭合体积内的下水层、含有高浓度层，由于太阳的辐射作用，使低层的温度高于上表面层的温度，利用温度为60~90℃的低层为高温热源，而上表面层为低温热源，能够使具有低沸点工作的汽轮机实现循环工作，而同样对于技术经济上的考虑，此种电站难以推广运用。

在利用太阳能道路上，迈出新的一步是联合形式的电站；太阳－热电站，太阳－蓄水贮能电站和太阳－风电站。1984年美国的LUZ公司经营第一座太阳能电站，电站总体建在莫合韦沙漠上，其功率为13.8兆瓦，应用热蓄电池，还建有6座30兆瓦的太阳能热电站，为了提供过热蒸汽及使系统在阴天时工作，每座电站还设有功率达总功率25%的蒸汽锅炉，每座电站都是由柱形抛物面及全套部件组成的，以联合方式发电的电价不少于12美分/千瓦小时，在1989年12月安装了综合式太阳能热电站，并入电网，其功率达80兆瓦，它是由852组柱形抛物面式反映镜组成的，每块反射镜长100米、宽5.76米（每套部件的反射面积550米²），每组设有跟踪太阳传感器，在管式真空处理的接收器中，把载热体（矿物油）加热到400℃，然后在中心的热交换器中，把热量传给水汽混合的回路中，太阳电站其余部分的工作过程，类似于热电站的工作过程。天然气辅助锅炉保证电站总功率的25%，电价是8美分/千瓦小时。从1990年11月开始，联合9座商业性太阳能热电站，总功率350兆瓦。太阳能热电站比热电站燃料便宜40~50%，而它的技术经济指标比太阳能电站还好。

太阳能电池在宇航中表现出独特的优越性，应用前景可观，西欧8国预计装置15座太阳能电池发电站，欧共体提供75×10⁶马克，到1983年中期已经建立了10座功率以30千瓦到100千瓦的太阳能电站，同年6月在德国的别里握岛的北海建成当时是欧洲最大的光电太阳能电站、其功率300千瓦，它一共接入17600个太阳能电池，每个太阳能电池是由10厘米×10厘米大小的硅电池组成的，太阳发生器的面积16千米²。先后在美国、意大利、瑞士、日本、苏联各国安装了太阳光电池电站，为了提高太阳辐射光强，采用收集器，借助于电子计算机把面积为10.4×11.3米的配电板指向太阳。为了克服地面上太阳电站某些固有的不足，可以在太阳辐射通量恒定的区域——在宇宙空间安装大型的太阳能收集器，然后把这些能量传送到地面，方案多种，然而一般常见的是把卫星发射到地球赤道平面的轨道站上，即建立同步卫星定点站，使定点站永远接收太阳光，功率为(5~10)×10⁶千瓦的太阳宇宙电站在经济上认为是最佳的。为了获得5×10⁶千瓦的功率，太阳能收集器总面积需要50千米²，这样太阳能电池应当由质量轻、吸光强转换电能便宜的物质制作。把它送至轨道定点站，而产生的电能以超高频电磁辐射的方式，传送到地面上，地面站把接收的辐射能转变成所需要参数的电流。

由于诸多因素影响太阳能电站的经济指标，因而对它的经济指标分是困难的。一些资料表明，功率为80兆瓦的太阳能电站的电价接近于热电站的电价指数，功率为200~800兆瓦时，期待曹电价进一步降低。第一阶段半导体转换器应用于宇航仪器上，在1970年装置1瓦特功率的价格是50美元，到1984年由于改进了光电元件的结构和制造技术工艺，使装置同功率的价格降低到10美元，目前已达到0.25-0.35美元，比热电站的电价高4~5倍，价格不断地降低，可望到2000年与传统的方法得到的电价相比。

第一批半导体硅太阳电池是在1954年美国的贝尔实验室大学研制成的，其效率仅为6%，现在工业上用多晶硅制造太阳能电池效率为14~15%，而在实验条件下得到23.2%，最近，美国西雅图研究中心的学者们，以GaAs和GaSb为基础研制成双级的太阳能电池的最高效率达37%。成绩显赫，使得利用光电元件的领域逐渐扩大。现已被用作中继站、抽水机、计算器、钟表、住户、航行的船舶，运输工具等的供电电源。用太阳能牵引汽车、摩托车、摩托艇、海上快艇、气船和飞机。在1985年由瑞士、法国、联邦德国、澳大利亚和美国运动员参加的在瑞士组织第一批太阳能汽车竞赛中，胜利者的平均速度为60千米/小时，在直路段上达100千米/小时，最大速度达120千米/小时，太阳能汽车已经在城市的大街上行驶。

总之，第一代太阳能电站的效率很低，最经济的是柱形抛物面式收集器系统得到最广泛的应用，其中组合部件型太阳能电站的电价比塔式太阳能电站的电价低50%。在美国正在推荐使用太阳能热电站，与同容量的热电站有一定的竞争力。今天，太阳能电池在各个领域已经广泛地应用，从下一个世纪开始，随着太阳能光电元件价格的降低、效率的提高，在能动力学领域中，它的应用前景，将更为可观。

[Энер Гтпка，1992年第9~10期]