17　太阳能为什么还没普及？

人类目前使用的最主要能量来源是化石能源，例如大部分汽车用的仍然是汽油和柴油，飞机用的都是航空煤油，发电厂当中还有很多是用火力发电，等等。但地球从外界接收能量的最大来源，其实是太阳。

地球接收太阳能的平均功率是17300万亿瓦，是现在全球能耗功率的1万倍，也就是说，只要我们想办法从太阳能当中汲取万分之一并加以利用，就能满足全人类的能源需求。目前人类使用能源的主要方式，其实是用电，当然交通当中的燃油使用率依然很高，但是在不远的未来，相信人类的主流交通工具所使用的能量会是电能，譬如高铁就完全是用电的。在汽车领域，电动车也会变得越来越主流。

但问题是，要如何把太阳能转化成电能呢？这利用的是一个叫作“光生伏特效应”的物理现象。简单来说就是用两种半导体，把P型半导体和N型半导体接在一起，做成太阳能电池板。半导体是一种导电性介于导体和绝缘体之间的材料，当加在上面的电压大的时候，它就表现为导电，反之则表现为绝缘。

所谓P型半导体，是在半导体当中有很多电子被拔掉后留下的“空洞”，学名叫“空穴”。我们知道原子是中性的，但它是由带负电的电子和带正电的原子核组成的，如果我们想办法在一个材料中拔掉它的电子，那剩下来的“空穴”不就带正电了吗？这正是P型半导体的特点，它携带很多带正电的空穴，N型半导体则容易携带电子，它刚好跟P型半导体相反。P型半导体和N型半导体连接在一起形成PN结。

太阳光无非就是电磁波，电磁波进入PN结后，会把两种电荷的载体，也就是“空穴”和电子都激发出来，这就会在PN结当中形成电压，再在两极上接根电线就能发电了。这就是太阳能发电的原理，叫光生伏特效应。

既然太阳能那么多，为什么我们现在还无法广泛使用太阳能呢？其实一个主要的原因就是贵。生产这样的太阳能电池板，获得同样发电效率所需要的投入跟烧煤、烧石油比起来，成本实在太高。但从长远来看，化石能源不会是可持续发展的能量来源。现在地球上的化石能源储量还比较充足，从经济学的角度来看，使用化石能源成本低。但是化石能源消耗得越来越多，二氧化碳的排放量越来越大，二氧化碳是温室气体，会进一步升高地球的平均温度，为了人类的可持续发展，清洁能源的发展是必然趋势。即便从成本的角度，表面上来看使用化石能源成本低，但是对环境造成的污染也是要花钱治理的，随着人类社会的发展，化石能源最终要被清洁能源取代。太阳能是一个很有前景的发展方向。