相傳遠古時代，我國北部有一個巨人族——誇父族，族人的首領誇父高大無比，力大無窮。有一年天氣酷熱，火一樣的太陽烤焦了地上的莊稼，曬幹了河裏的流水，族人們難以忍受，紛紛死去。誇父見此情景，既傷心又惱怒，發誓要捉住太陽，為族人報仇。於是誇父開始了逐日的征程，朝著太陽不停地追呀追，餓了，摘些野果充饑；渴了，捧口河水解渴；累了，就地打個盹。他跨過一座座高山，穿過一條條大河，追到禺穀，太陽已經在頭頂了，當他伸手就要捉住太陽的時候，由於身心疲憊，誇父暈過去了。醒來時，太陽早已不見了。誇父並沒有氣餒，鼓足全身的力氣又追了起來。可是離太陽越近，太陽光就越強烈，火辣辣的太陽使他感到燥熱難耐，又累又渴，他又倒了下去。最後誇父累死了，他沒能捉住太陽，但他勇敢的犧牲精神感動了天帝，太陽得到了懲罰。從此，大地沐浴在和煦的陽光下，人們還可以用太陽光晾曬糧食、曬幹衣物。這就是大家熟悉的“誇夫逐日”的神話故事。
大家可否想過，太陽如此大的能量究竟是從何而來？人們究竟是通過怎樣的方式來利用這些能量的呢？
5.1能源之源——太陽
當我們坐在明亮的辦公室辛勤工作時，當我們周末駕車來到郊外，盡情地享受著蔥綠的草地、輕柔的微風時，當我們乘坐高速列車穿越空曠的戈壁灘，去尋求內心的那份平靜時……大家是否思考過，是什麼能量推動著這一切呢？對，歸根到底是太陽，它是地球上幾乎所有能源的源泉。
太陽的能量是從何而來的呢？其實太陽不像地球那樣是一個實體球，它是一個由氫和氦組成的熾熱的氣體火球，內部不停地進行著由氫聚變成氦的熱核反應，不停地向宇宙空間釋放能量，這些能量就是我們熟悉的太陽能。太陽的表麵溫度為5497℃，中心溫度高達15×106～20×106℃。你可能對這個數據沒有量的概念，那不妨聯想一下，蠟燭黃色火焰的溫度也就1000℃左右，太陽中心處的溫度則是它的幾萬倍，可見太陽的溫度之高。太陽主要以電磁波的形式向外傳播能量，我們平時看到的陽光隻是這些電磁波中極少的一部分。太陽內部蘊涵著巨大的能量，其每秒釋放的能量高達3.865×1026焦。由於地球距太陽遙遠，太陽輻射到地球大氣層的能量僅為其總輻射能量的22億分之一，相當於目前全世界總發電量的8萬倍。由於受地球大氣層的影響，每秒鍾到達地球陸地表麵的能量大約為1.7×1016焦。盡管如此，這個數量仍然十分巨大，相當於目前全世界一年內消耗的能量總和的3.5萬多倍，也就是說，這些能量足夠全人類使用3萬多年。可見，太陽是一個多麼巨大的能量庫。
人們常說，“萬物生長靠太陽”，這裏的萬物是指地球上所有的生命。太陽給地球帶來了適合地球生物生存的適宜溫度，如果沒有太陽，植物便不能進行光合作用，沒有植物，動物就失去了食物鏈最基礎的環節，也就無法生存，當然也不可能出現人類。太陽擁有人類取之不盡用之不竭的能量，它是地球上幾乎所有能源的源泉。從廣義的角度看，太陽能不僅包括直接投射到地球表麵的太陽輻射能，而且還包括由它引起的風能、水能、海洋溫差能、波浪能、生物質能及部分潮汐能，即便是地球上的化石燃料（如煤、石油、天然氣等），從根本上說也是遠古時代儲存下來的太陽能。所以說，太陽是人類的“能源之母”，沒有太陽能，就不會有人類的一切。
據專家預測，地球上儲存的石油可以再用大約40年，天然氣可用65年，煤炭最多可用200年，而唯有太陽能是取之不盡用之不竭的能源。而且太陽能自身具有以下優點：第一，普遍性。太陽光普照大地，無論陸地或海洋，無論高山或島嶼，處處皆有，可直接開發和利用，無須開采和運輸。第二，無害性。開發利用太陽能不會汙染環境，它是最清潔的能源之一，特別是在環境汙染越來越嚴重的今天，這一特點是極其寶貴的。第三，量大性。每年到達地球表麵的太陽輻射能約相當於130萬億噸標準煤。第四，長久性。根據目前太陽產生的核能速率估算，氫的儲量足夠維持上百億年，而地球的壽命也約為幾十億年，從這個意義上講，可以說太陽能是用之不竭的。因此，太陽能利用行業將會是一個生機勃勃的行業。
當然，太陽能也存在兩大缺點：第一，分散性。到達地球表麵的太陽輻射總量盡管很大，但是能流密度很低，也就是說地球單位麵積內所接收的太陽能較少。這就意味著在利用太陽能時，想要達到一定的轉換功率，就需要麵積相當大的一套收集和轉換設備，係統造價較高。第二，不穩定性。由於太陽能受到晝夜、季節、地理緯度和海拔等自然條件的限製，以及晴、陰、雲、雨等隨機天氣因素的影響，到達某一地麵的太陽輻射能量極不穩定，這給太陽能的大規模應用增加了難度。
5.2留住光和熱
位於光亮的銅鏡前麵的火把，為什麼會自己燃燒起來呢？這還是歸功於太陽的能量。光亮的銅鏡其實就是古時候取火用的工具——陽燧，它是我國古代勞動人民利用太陽能的偉大發明之一。早在距今3000多年前的西周時期，我國就發明和使用了陽燧，並有專門的“司煊氏”負責用陽燧取火。而當時世界上許多其他民族還處在鑽木或擊石取火的時代，西方國家在公元100年前後的羅馬帝國時代才發明了類似陽燧的反光鏡。勤勞智慧的炎黃子孫發明了利用太陽能取火的工具，為人類的文明做出了卓越的貢獻。陽燧這種向太陽“取火”的簡單器具，開辟了人類利用太陽能的新時代。
太陽能利用的近代史可以從1615年法國工程師所羅門·德·考克斯發明第一台用太陽能驅動的抽水機算起，該發明是一台利用太陽能加熱空氣使其膨脹做功抽水的機器。長期以來，受科學技術發展水平的製約，人類對太陽能的利用始終處於初級階段。直到20世紀50年代，在太陽能利用領域才出現了兩項重大技術突破：一是1954年美國貝爾實驗室研製出世界上第一塊6％的實用型單晶矽電池；二是1955年以色列的Tabor提出了太陽能選擇性吸收的理論，並成功研製出選擇性太陽能吸收塗層。這兩項技術的突破為太陽能利用進入現代發展時期奠定了技術基礎，開創了現代人類利用太陽能的新紀元。
我們也許聽說過這樣一些名詞，如光合作用、太陽能熱水器、太陽能電池、太陽能汽車，等等。這些都是太陽能的利用方式或裝置，那麼太陽能是如何被利用的呢？
太陽能利用主要有四種方式：光-熱轉換，光-熱-電轉換，光-電轉換和光-化學轉換。
光-熱轉換，是把太陽輻射能轉換成熱能加以利用。根據轉換成的熱能所達到的溫度和用途不同，可分為低溫利用（＜200℃）、中溫利用（200～800℃）和高溫利用（＞800℃）三種。最常見的低溫利用主要有太陽能熱水器，溫度可達400～650℃，可用來做飯；高溫利用則需通過反射率高的聚光鏡片將太陽能集中起來，如太陽爐溫度高達3000℃，可用於熔煉高熔點的金屬。
光-熱-電轉換，是利用太陽能集熱器將太陽能集中起來加熱工質（熱力循環中可使熱與功相互轉換的可壓縮流體），工質產生的蒸汽驅動汽輪機，汽輪機帶動發電機發電。太陽能熱發電的主要缺點是效率很低但成本卻很高，它的投資至少要比普通火電站高5～10倍。如一座1000兆瓦的太陽能熱電站需要投資20億～25億美元，而一座普通的火電站總投資不到5億美元。因此，目前該項技術還隻能小規模地應用於特殊的場合，大規模利用在經濟上很不合算，還不能與普通火電站相競爭。
光-電轉換，是利用半導體器件的光伏效應原理直接將太陽能轉換成電能。半導體經太陽光照射後，內部會發生電子遷移，從而形成電流。我們稱這種光電轉換裝置為太陽能電池。它的轉換效率取決於半導體材料的性能，太陽能電池是光伏發電係統中的關鍵部分。與火力、水力發電相比，太陽能光伏發電具有安全可靠、無噪聲、無汙染、資源隨處可得、不消耗化石能源、故障率低、維護簡便、建設周期短、可方便地與建築物結合等優點。太陽能電池既可用作小型電源，又可組合成大型電站。隨著太陽能電池技術的不斷提高與完善，太陽能光伏發電技術將會得到廣泛而深入的應用。
光-化學轉換，包含光合作用、光電化學作用、光敏化學作用和光分解反應。萬物生長靠太陽，太陽輻射到地球表麵的能量中約有0.3%被植物吸收，通過植物的光合作用轉化成碳水化合物和氧氣，為人類和其他動物提供食物和氧氣這兩種生存必需品。光合作用是地球上最大規模的太陽能轉換過程，現代人類所用的天然氣就是遠古植物進行光合作用固定下來的太陽能。
5.3淋淋“太陽雨”
忙碌了一天，回到家中洗個熱水澡，確實是一件很享受的事情。那麼你可曾想過這些熱水是從哪裏來的嗎？在廣大的北方地區的房頂上，常常能看到由一個個黑色玻璃管構成的方形框架，這就是真空管型太陽能集熱器，平時洗澡用的熱水就是這些管子產生的。這些管子首先吸收太陽的能量並轉換成熱量，然後把熱量傳遞給自來水，從而得到熱水。有時集熱器也采用平板型。這些熱水的熱量來自於太陽，因而熱水可稱之為“太陽雨”。
我們都知道，太陽光照在身上會有暖洋洋的感覺，同樣經陽光暴曬後水的溫度自然會升高。那麼，為什麼還要用那些太陽能集熱器呢？簡單地說，這些太陽能集熱器的熱轉換效率更高。也就是說，得到同樣多的熱水，采用太陽能集熱器會用較小的采光麵積和較短的時間。接下來我們就了解一下太陽能集熱器。
太陽能集熱器是把太陽輻射能轉換成熱能的裝置，是太陽能熱利用係統中的關鍵部件，該裝置實現了太陽能光-熱的轉換過程。目前常用的太陽能集熱器形式有兩種：平板型和真空管型。
5.3.1平板型太陽能集熱器
平板型太陽能集熱器是太陽能低溫熱利用中最簡單且應用最廣的集熱器，已廣泛應用於生活水加熱、遊泳池水加熱、工業用水加熱、建築物采暖與空調等領域。它吸收太陽輻射能的麵積與采集輻射能的麵積相等，能利用太陽的直射和漫射輻射。
平板型集熱器主要由吸熱板、透明蓋板、隔熱層和外殼幾部分組成。吸熱板是吸收太陽能並向其內部的傳熱工質傳遞熱量的部件，它應具有對太陽光吸收比高、熱傳遞性能好、與傳熱工質的相容性好等特性。吸熱板常用的材料有銅、鋁合金、銅鋁複合、不鏽鋼、鍍鋅管、塑料、橡膠等。為提高吸熱效率，吸熱板表麵應覆蓋深色塗層，稱為太陽能吸收塗層。平時看到的太陽能集熱器都是黑色的，就是跟太陽能吸收塗層有關。透明蓋板是由透明或半透明材料製成的覆蓋吸熱板的部件，其主要功能是減少吸熱板與環境之間的輻射與對流散熱，保護吸熱板不受雨雪及灰塵的侵蝕，同時還保證太陽輻射能夠透過。隔熱層是阻止吸熱板向周圍環境散熱的部件。隔熱層導熱係數小、不易變形、不易揮發、不會產生有害氣體。外殼是保護及固定吸熱板、透明蓋板和隔熱層的部件，應具有一定的機械強度、良好的密封性和耐腐蝕性。