资源短缺的日本多年来一直积极开发取之不尽、用之不竭太阳能等新能源，其太阳能发电量自2000年以来一直位居世界首位，国内设施容量约64万千瓦，约占世界的50％。到2010年，日本政府计划将国内设施容量增长7倍，达到482万千瓦。为此，日本开发出多种形式，充分利用太阳能。
　　
　　一、太阳能发电系统
　　
　　位于茨城县筑波市的日本产业技术综合研究所是日本最大的太阳能发电系统。这里的太阳能电池板耗资8亿日元，面积6500平方米，有足球场那么大，采用了单晶硅等４种材料，分别镶在研究所内建筑物、停车场棚顶和空地的斜坡上，有直流电变交流电装置21台，发电功率最高可达869千瓦，和已有设备合在一起，功率超过1000千瓦，发电量可供300户家庭使用，是日本的最新技术的结晶。
　　
　　太阳能发电可避免排出温室效应气体二氧化碳，和使用电力公司的电相比，这一太阳能发电系统每年可减少排放约300吨二氧化碳气体。
　　
　　二、屋顶太阳能发电、发热
　　
　　日本经济产业省太阳能开发试点在东武伊势崎线太田车站西北的一座小城。这里全部是新型住宅，房子都装有太阳能电池板。各家除了太阳能发电设施以外，都有一般的电线，夜间、阴天太阳能发电不够用的时候，电力公司可以供电。相反，阳光强烈，太阳能发电用不完时，又可通过电线把剩余的电输送给电力公司。
　
　　三、太阳能电池车
　　
　　2001年，马自达是全球首家在天窗上采用了太阳能电池的汽车公司。在2005年东京车展期间，马自达又展出了概念车“先驱”，在太阳能电池动力方面又进行了一定的改进。在玻璃车顶后部和后掀门下部配备了“透光太阳能系统”。这种染料敏化太阳能电池由于具有良好的透明性及设计性，成为新一代太阳能电池，被业界寄予厚望。 

太阳能发电系统原理及分类

　　太阳能就是太阳辐射能。在太阳里每时每刻都进行着激裂的核裂变和核聚变反应，从而产生大量的热。太阳表面的温度达6000 ℃左右内部温度高达数百万度。由于太阳的温度很高它不断地向宇宙空间辐射能量，包括可见光不可见光和各种微粒，总称为太阳辐射。
　　地球上除核能以外的一切能源无论是煤炭、石油、天然气、水力或风力都来自太阳全球人类目前每年能源消费的总和只相当于太阳在40分钟内照射到地球表面的能量。太阳能随处可得，不必远距离输送，而且是洁净的能源。由于这些独特的优点太阳能发电作为新兴的产业正在迅速崛起。

　　太阳能发龟系统可分为太阳能热发电和太阳能光发电两类。太阳能热发电就是利用太阳能将水加热，使产生的蒸汽去驱动汽轮发电机组。根据热电转换方式的不同把太阳能电站分为集中型太阳能电站和分散型太阳能电站。塔式太阳能电站是集中型的一种，即在地面上敷设大贵的集热器即反射器)阵列，在阵列中适当地点建一高塔，在塔顶设置吸热器即锅炉)，从集热器来的阳光热聚集到吸热器上使吸热器内的工作介质温度提高变成燕汽通过管道把蒸汽送到她面上的汽轮发电机组发电。

　　分散型太阳能电站的集热装置的特点是以一个镜体配合一个吸热器组成一个独立的单元。根据发电容量的设计要求， 串、并联若干单元组成电站。

　　太阳能光发电是利用太阳电池组将太阳能直接转换为电能。太阳电池由单晶硅或非晶硅薄膜制成，转换效率最多为10%-17% 。将太阳电池排成方阵其总面积决定所需的功率。太阳电池发出直流电而且要随阳光的强弱变化所以还得配备逆变器将直流电变为交流电、蓄电池和相应的调控设备。太阳能光发电已广泛用于人造地球卫星和宇航设备上，也可作为孤立地区的独立电源然而将来其造价进一步降低之后，太阳能发电将进入千家万户。

　　近年来人们对建造宇宙空间太阳能电站的问题进行了大量的研究。宇宙空间太阳能电站的主要技术内容是:在绕地球的同步轨道上建造卫星电站太阳辐射能通过光电池转变成电能，用微波发生装置将电能转变为微波，然后再以集束形式把微波发射到地面接收站地面接收装置再把微波转变成电能输送到电网中。
 
 
太阳能热发电——系统分类　　

太阳能热发电有三类，槽式线聚焦系统在以色列和美国已进入商业运行阶段，美国在上世纪九十年代初期建立9座太阳能电站，装机容量达到 354 MW，发电成本已逐步降低到12 ￠/kWh，是各种太阳能发电方式中成本最低的，据预测发电成本到2010年可降低到7 ￠/kWh。本方式采用槽式抛物面把太阳能聚焦在直流型金属吸热体真空管中，热量传递给真空管中的导热油，通过换热器加热蒸汽，带动汽轮机发电。由于大功率高参数（温度和压力）汽轮机效率高，因此本系统适合大规模太阳能发电。导热油工作温度约为400℃，一般采用燃油作系统辅助能源。国内在九五攻关中组织槽式系统关键部件的研究，北京太阳能所、科学院电工所和清华大学负责真空管、高温选择性涂层研制和聚焦系统攻关，关键技术获得突破，因此国内已具备建立槽式线聚焦系统太阳能电站技术能力。

　　塔式系统采用定日镜把太阳光聚集在一个塔的顶端产生高温热源，再产生蒸汽发电，其优点是储能方便，不需要辅助能源，适合作为大电网的调峰电站。多个国家建立塔式发电的实验装置，其中最大的是美国的Solar One和Solar Two装置。功率为10-MW的Solar One采用蒸汽作传热工质，主要验证塔式系统的可行性，从1982年运行到1988年；Solar Two熔盐作传热工质，主要验证热能输送和储能；目前无商业化电站运行。据测算，建设一个30 to 50 MW电站，投资约1亿美圆，发电成本15 ￠/kWh。本系统适合建立大型太阳能电站。国内从事塔式太阳能热发电的研究单位有科学院工程热物理研究所、科学院电工所和南京玻璃纤维研究院。

　　碟式系统由聚光跟踪装置和能源转换热机构成，由于采用点聚光，可以形成很高热源。传热工质一般采用氦气或氢气，产生高温气体直接驱动斯特林发动机发电。碟式系统单个系统功率较小，为9 to 25 KW，其优点是效率比其他方式高，使用斯特林发动机可达到30%，并可作为独立电站使用。目前，国内制约碟式系统推广主要是斯特林机国产化问题。国内斯特林机研究单位是上海711厂。

　　太阳能热发电是利用集热器将太阳辐射能转换成热能并通过热力循环过程进行发电，是太阳能热利用的重要方面。80年代以来美、欧、澳等国相继建立起不同型式的示范装置，促进了热发电技术的发展。世界现有的太阳能热发电系统大致有三类：槽式线聚焦系统、塔式系统和碟式系统。
 
1）槽式线聚焦系统
 
　　该系统是利用抛物柱面槽式反射镜将阳光聚焦到管状的接收器上，并将管内传热工质加热，在换热器内产生蒸汽，推动常规汽轮机发电。Luz公司1980年开始开发此类热发电系统，5年后实现了商业化。1985年起先后在美国加州的Mojave沙漠上建成9个发电装置，总容量354MW，年发电总量10.8亿kWh。9个电站都与南加州爱堤生电力公司联网。随着技术不断发展，系统效率由起初的11.5％提高到13.6％。建造费用由5976美元/kW降低到3011美元/kW，发电成本由26.3美分/kWh降低到12美分/kWh。
 
2）塔式系统
 
　　塔式太阳能热发电系统的基本型式是利用一组独立跟踪太阳的定日镜，将阳光聚焦到一个固定在塔顶部的接收器上，用以产生高温。
 
　　80年代初，美国在南加州建成第一座塔式太阳发电系统装置－Solar One。起初，太阳塔采用水－蒸汽系统，发电功率为10MW。1992年，Solar One经过改装，用于示范熔盐接收器和储热系统。由于增加了储热系统，使太阳塔输送电能的负载因子可高达65%。熔盐在接收器内由288℃加热到565℃，然后用于发电。第二座太阳塔Solar Two于1996年开始发电，计划试运行三年，然后进行评估。Solar Two发电的实践不仅证明熔盐技术的正确性，而且将进一步加速30-200MW范围的塔式太阳能热发电系统的商业化。
 
　　以色列Weizmanm科学研究所最近正在对塔式系统进行改进。利用一组独立跟踪太阳的定日镜，将阳光反射到固定在塔的顶部的初级反射镜——抛物镜上，然后由初级反射镜将阳光向下反射到位于它下面的次级反射镜——复合抛物聚光器（CPC），最后由CPC将阳光聚焦在其底部的接收器上。通过接收器的气体被加热到1200℃，推动一台汽轮发电机组，500℃左右的排气再用于推动另一台汽轮发电机组，从而使系统的总发电效率可达到25-28%。由于次级反射镜接收到很强的反射辐射能，因而CPC必须进行水冷。整个实验仍处于安装、调试阶段。
 
3）碟式系统
 
　　抛物面反射镜/斯特林系统是由许多镜子组成的抛物面反射镜组成，接收器在抛物面的焦点上，接收器内的传热工质被加热到750℃左右，驱动发动机进行发电。
 
　　美国热发电计划与Cummins公司合作，1991年开始开发商用的7kW碟式/斯特林发电系统，5年投入经费1800万美元。1996年Cummins向电力部门和工业用户交付7台碟式发电系统，计划1997年生产25台以上。Cummins预计10年后年生产超过1000台。该种系统适用于边远地区独立电站。
 
　　美国热发电计划还同时开发25kW的碟式发电系统。25kW是经济规模，因此成本更加低廉，而且适用于更大规模的离网和并网应用。1996年在电力部门进行实验，1997年开始运行。
 
　　由于碟式/斯特林系统光学效率高，启动损失小，效率高达29%，在三类系统中位居首位。
 
4）三种系统性能比较
 
　　三种系统目前只有槽式线聚焦系统实现了商业化，其他两种处在示范阶段，有实现商业化的可能和前景。三种系统均可用单独使用太阳能运行，也可安装成燃料混合系统，其性能比较如表所示。
 
　　我国太阳能热发电技术的研究开发工作早在70年代末就开始了，但由于工艺、材料、部件及相关技术未得到根本性的解决，加上经费不足，热发电项目先后停止和下马。国家“八五”计划安排了小型部件和材料的攻关项目，带有技术储备性质，目前还没有试验样机，与国外差距很大。