根据使用的半导体材料的不同，太阳能电池又可分为硅电池、硫化镉电池、磷化钴电池、砷化镓电池、有机半导体电池等。目前实际使用的太阳能电池大多是用单晶硅制成的。用一块像纸一样薄的N型小硅片，在其中一面均匀地掺进一层硼，使其变成P型层，从而得到PN结，然后，再加上电极，就做成了一个硅太阳能电池。这样制成的单个太阳能电池能量太小，不能直接用作电源。如果将几片或几十片太阳能电池串联起来，做成一块块具有一定容量的太阳能电池板使用，可用于大功率供电。
太阳能电池发明以后，1958年美国的第一颗“先锋号”卫星上作为通信电源。
现在世界上大多数的航天器，都由太阳能电池给它们的电子仪器和设备提供电力。
与其他能源相比，太阳能电池的效率一般较低，但其具有使用寿命长、可靠性好、没有转动部件、便于维护等优点，所以得到比较广泛的应用。如果把太阳能电池安装在战士的钢盔上，配上报话机，就可以构成一个小巧的“钢盔电台”。所以它可用作军事上通信设备的电源。如日常生活中用的录音机、助听器、计算器、手表、照相机等家用电器也可用它作动力，太阳能电池还能代替燃油用于飞机、汽车上。
1996年，清华大学研制成功的太阳能赛车在日本举行的有多国32辆赛车参加的比赛中获得第13名，这标志着我国太阳能电池及相关的技术水平正在进入国际先进仃列。2004年，在我国首都北京正式启用了太阳能信号灯。
20世纪70年代中期，发明了非晶硅掺杂技术，制成了非晶硅太阳能电池，这大大降低了成本，给太阳能发电带来了革命性的变化，使之成为一种很有前途的太阳能电池。1992年美国建成的非晶硅太阳能电池电站的功率可达到5×104kw，并通过电网向用户供电。日本也先后建成了近十座太阳光发电站。随着技术的进步，这种太阳光电站的成本将会逐渐降低，预计到21世纪初，将接近常规的火力电站的成本。
由于在地面上建造太阳能电站总是存在诸如占地面积太大、发电稳定性较差的不足，于是科学家们就提出到太空中去建造太阳能发电站——卫星电站的设想。如果这种设想能成为现实的话，则开辟了人类开发利用太阳能的新纪元。
太阳能的光化学转换
光化学转换是利用太阳和物质的光合作用引起的化学反应，即光化学效应。
例如：光化学电池就是利用光照引起化学反应，使电解液内形成电流而供电的电池。太阳能光化学效应的另一个重要应用是制氢，因为氢可以作为生活需要的燃料，具有无污染、热值高等优点。
另外，绿色植物的光合作用对太阳能的利用效率极高，我们使用的煤、石油、天然气等常规能源就是由远古时代的生物的光合作用演变而成的。目前，科学家们正在研究仿生技术模仿光合作用。一旦成功，人造粮食、人造燃料将不再是梦想。
（三）取之不尽的能源——风能
认识风能
风是地球上的一种自然现象，它是由于太阳辐射造成地球各部分受热不均匀，而引起的大气流动形成风所产生的能量。据估计到达地球的太阳能中虽然只有大约3％转化为风能，但其总量仍是十分可观的。全球的风能约为2．74×1012kW，其中可利用的风能为2×1010kW，比地球上可开发利用的水能总量还要大10倍。
人类对风能的利用可以说是源远流长，从远古时期的鼓帆行船，到风车的出现，再到风力发电，都是人类对风能这种取之不尽、用之不竭的“空中隐形能源”
的合理使用。风力发电是现代风能利用的主要方向，丹麦是世界上最早利用风能的国家，是目前仅次于美国和墨西哥的第三号风力发电大国。现在最具商业价值的是建立风力发电场，即将几十台或几百台甚至上万台发电机组成风力发电机群。美国、英国、荷兰、意大利、德国等都建立了具有一定规模的风力发电场。
我国是一个季风盛行的国家，风力资源十分丰富。近十几年来，我国风力发电发展也很迅速，目前约有百万瓦级风力发电机3万余台在内蒙、甘肃、青海等地运行，还有一些10kW级以下的小型风力发电机，主要用于牧区、海岛、哨所、高山气象站及偏僻农村的生活用电和少量生产用电。
风能利用的优势和困难
风能的利用与其他能源相比，既有其明显的优点，又有其局限性。风能的优越性可归纳为下面五点。
①可利用的风能巨大。一般的5级风吹到物体表面上的力，每平方米面积上约有100N的力，9级大风可达500N左右，而台风竞可高达2000N以上。汹涌澎湃的海浪，就是被风激起的，它更是蕴含着巨大的能量。
②开发利用风能的设备简单，投资少，成本低，便于普及和管理。风力发电场建设工期短，单台机组安装仅需几周，从土建、安装到投产，只需半年至一年时问，是煤电、核电和水电无可比拟的。投资规模灵活，有多少钱装多少机。
③风力发电非常安全，它是一种干净的可再生能源。不像其他电站那样产生有害物质污染环境。另外，它还可以变害（风灾）为宝，减少沙尘暴，降低荒漠化速度。
④风力发电的经济性日益提高，发电成本已接近煤电，低于油电与核电，若计及煤电的环境保护与交通运输的间接投资，则风电经济性将优于煤电。
但风能的使用与开发也遇到许多困难。
①风能的能量密度低，是风能利用的一个重要缺陷。由于风能来源于空气的流动，而空气的密度是很小的，因此风力的平均能量密度也很小（只有水力的l／816），风力发电场的装机容量都不太大，给其利用带来一定的困难。
②由于气流瞬息万变，风速、风向、风力大小多变，因此风的脉动、日变化、季变化以至年际的变化都十分明显，波动很大，极不稳定。
③由于地形的影响，各地区的风力资源差异非常明显。
我国的风能资源
我国幅员辽阔，海岸线长，风能资源比较丰富。我国风能资源较大区域如下。
①东南沿海及其岛屿，为我国最大的风能资源区。
②内蒙古和甘肃北部。为我国次大风能资源区。这一地区，终年在西风带控制之下，而且又是冷空气入侵首当其冲的地方，这一地区的风能密度，虽较东南措海为小，但其分布范围较广，是我国连成一片的最大风能资源区。
③黑龙江和吉林东部以及辽东半岛沿海，风能也较大。
风力发电
国际上利用风力发电是20世纪发展壮大起来的。多年来，风能技术发展缓慢，也没有引起人们足够的重视。但自1973年世界石油危机以来，在常规能源告急和全球生态环境恶化的双重压力下，风能作为新能源的一部分才重新有了长足的发展。风能作为一种新的、安全可靠的、可再生的、干净的能源而受到国际上风资源丰富国家的关注与大规模开发。特别是对沿海岛屿，交通不便的边远山区，地广人稀的草原牧场，以及远离电网和近期内电网还难以达到的农村、边疆等，有着巨大的发展潜力。作为清洁的可再生能源，风力发电是目前新能源领域中技术最成熟、最具规模开发条件和商业化发展前景的发电方式之一。近年来，世界风电装机容量以年均30％以上的速度快速增长。大中型风电机组并网发电，已经成为世界风能利用的主要形式，随着并网机组需求的持续增长，生产量上升，机组更新换代，单机容量提高，机组性能优化，故障降低，生产成本下降，风电已接近与常规能源竞争的能力。目前，世界上风电总装机容量约为7000MW，美国最多，约有1700MW。
我国风力发电在20世纪80年代开始发展，初期大多是独立运行户用百瓦级风电机组，安装在边远、孤立无电地区供农牧民使用。进入80年代中期以后，我国先后从丹麦、比利时、瑞典、美国、德国引进一批中、大型风力发电机组。在新疆、内蒙古的风口及山东、浙江、福建、广东的岛屿建立了8座示范性风力发电场。新疆达坂城的风力发电场（见下图）是全国目前最大的风力发电场。
新疆达坂城风力发电场
近年来，大型风力发电机组引入我国，多台风电机组安装在风资源丰富地区组成风电场，接人地区电网供电。据2004年8月新华社消息，在风能资源极为丰富的内蒙古自治区，加拿大埃伏隆电力股份有限公司与内蒙古二连浩特市签约，拟投资12亿美元，在2008年前建成一个总装机容量100万千瓦的亚洲最大风电场。根据政府提出的最新风电发展目标，到2020年全国风电装机容量要达到2000万千瓦，目前我国并网风电机组装机总容量约为100万千瓦，这表明在今后的17年中，年均要新增风电装机容量100多万千瓦。
（四）大有作为的水力资源
我国水能资源特点
我国水能资源丰富，不论是水能资源蕴藏量，还是可能开发的水能资源，在世界各国中均居第一位，但资源的开发和利用程度还不高。2001年3月，中国历史上规模最大的全国水力资源复查工作全面启动。调查显示，目前全国水电已开发总量仅占可开发量的19％，特别是占全国水电蕴藏总量的70％以上的西部，已开发量仅占可开发总量的8％。
我国水能资源有以下特点。
①水能资源丰富，但分布不均，大部分集中于西部和中部。在全国可能开发的水能资源中，东部的华东、东北、华北三大区仅占6．8％，中南5地区占15．5％，西北地区占9．9％，西南地区占67．8％。
②河道陡峻，落差巨大。发源于“世界屋脊”青藏高原的大河流长江、黄河、雅鲁藏布江、澜沧江、怒江等，天然落差都高达5000m左右，形成了一系列世界上落差最大的河流，这是其他国家所没有的。
③中国气候受季风影响，降水和径流在年内分配不均，夏秋季4—5个月的径流量占全年的60％—70％，冬季径流量很少，因而水电站的季节性电能较多。
为了有效利用水能资源和较好地满足用电要求，需建水库调节径流。
④大型电站比例大，且分布集中，70％以上的大型电站集中分布在西南四省。
⑤中国地少人多，建水库往往受淹没损失严重，需大量移民。而在深山峡谷河流中建水库，虽可减少淹没损失，但需建高坝，工程较艰巨。
⑥中国大部分河流，特别是中下游，往往有防洪、灌溉、航运、供水、水产、旅游等综合利用要求，所以在水能开发时需要全面规划，达到最大的综合经济效益和社会效益。
改革开放以来，我国水电事业取得了蓬勃发展。1989年建成的葛洲坝水电站和2000年竣工的二滩水电站，使我国的水电事业取得了长足进步。正在建设的三峡水电站建成后将是世界上最大的水电站，更是世界水利电力建设史上的空前壮举。水力发电经过一个多世纪的发展，其工程建设技术、水轮发电机组制造技术和输电技术趋于完善，单机容量也不断增大。并且水力发电成本低廉，运行的可靠性高，故其发展极为迅速，水力发电前景广阔。
水力发电站
1．水力发电的基本原理
