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2025年大学新能源科学与工程（太阳能利用）试题及答案

（考试时间：90分钟 满分100分）
班级______ 姓名______

第I卷（选择题 共40分）
答题要求：本卷共20小题，每小题2分。在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的。请将正确答案的序号填在括号内。

1. 太阳能利用的核心技术是（ ）
A. 太阳能光伏发电 B. 太阳能光热利用 C. 太阳能光化学转换 D. 太阳能光生物转换
2. 以下哪种材料不属于太阳能电池常用材料（ ）
A. 硅 B. 铜 C. 碲化镉 D. 砷化镓
3. 太阳能光伏发电系统中，起到将直流电转换为交流电作用的设备是（ ）
A. 太阳能电池板 B. 控制器 C. 逆变器 D. 蓄电池
4. 太阳能光热利用中，集热器的效率主要与以下哪个因素关系不大（ ）
A. 太阳辐射强度 B. 集热器材料 C. 环境温度 D. 集热器颜色
5. 太阳能热发电的主要形式不包括（ ）
A. 槽式 B. 塔式 C. 碟式 D. 板式
6. 提高太阳能电池光电转换效率的关键在于（ ）
A. 增加电池厚度 B. 减少电池面积 C. 优化电池材料和结构 D. 提高光照强度
7. 太阳能光伏发电系统中，蓄电池的作用是（ ）
A. 储存电能 B. 提高发电效率 C. 转换电能形式 D. 增强光照吸收
8. 以下关于太阳能光热系统的说法，错误的是（ ）
A. 可用于热水供应 B. 不能用于工业加热 C. 可实现建筑采暖 D. 有多种集热方式
9. 太阳能电池的填充因子反映了电池的（ ）
A. 开路电压特性 B. 短路电流特性 C. 最大输出功率特性 D. 光电转换效率特性
10. 太阳能热发电中，塔式系统的聚光方式通常是（ ）
A．抛物面反射镜 B. 定日镜 C. 菲涅尔透镜 D. 碟式反射镜
11. 以下哪种太阳能利用方式受天气影响最小（ ）
A. 太阳能光伏发电 B. 太阳能光热直接利用 C. 太阳能光热发电 D. 太阳能光化学转换
12. 太阳能电池的光谱响应主要取决于（ ）
A. 电池材料的禁带宽度 B. 光照时间 C. 电池面积 D. 环境温度
13. 太阳能光热系统中，平板集热器的优点不包括（ ）
A. 结构简单 B. 成本较低 C. 热效率高 D. 安装方便
14. 太阳能光伏发电系统的最大功率点跟踪技术目的是（ ）
A. 提高电池温度 B. 降低电池电压 C. 使电池始终工作在最大功率点附近 D. 增加光照强度
15. 太阳能热发电中，槽式系统主要采用的工质是（ ）
A. 水 B. 熔盐 C. 二氧化碳 D. 氦气
16. 太阳能利用的发展趋势不包括（ ）
A. 提高效率 B. 降低成本 C. 减少对环境的影响 D. 完全替代传统能源
17. 太阳能电池在光照下产生光生伏特效应的本质原因是（ ）
A. 光照产生热量 B. 光照使电子发生跃迁 C. 光照改变电池颜色 D. 光照增强电池导电性
18. 太阳能光热系统中，真空管集热器的优势在于（ ）
A. 保温性能好 B. 成本低 C. 安装空间小 D. 对水质要求低
19. 太阳能光伏发电系统的效率评估不涉及以下哪个指标（ ）
A. 光电转换效率 B. 逆变器效率 C. 电池自放电率 D. 系统整体效率
20. 太阳能热发电中，碟式系统通常用于（ ）
A. 大规模发电 B. 分布式发电 C. 工业余热回收 D. 海水淡化

第II卷（非选择题 共60分）
答题要求：请根据题目要求，在相应位置作答，答案要简洁明了，条理清晰。

（一）填空题（共10分，每空1分）
1. 太阳能利用主要包括太阳能光伏发电、太阳能光热利用、太阳能光化学转换以及________________等方式。
2. 太阳能电池按材料可分为硅基太阳能电池、________________太阳能电池等。
3. 太阳能光热利用的集热器类型有平板集热器、________________、真空管集热器等。
4. 太阳能热发电的主要形式有槽式、塔式、________________等。
5. 太阳能光伏发电系统由太阳能电池板、控制器、________________、蓄电池等组成。
6. 太阳能电池的主要性能指标包括光电转换效率、开路电压、短路电流和________________等。
7. 太阳能光热系统中，为提高集热器效率，常采用________________等措施减少热量损失。
8. 太阳能热发电中，槽式系统通过抛物面反射镜将太阳光聚焦到________________上。
9. 太阳能利用面临的主要挑战包括成本较高、________________、能量密度低等。
10. 太阳能光伏发电系统中，最大功率点跟踪技术常用的方法有________________、干扰观测法等。

（二）简答题（共20分，每题5分）
1. 简述太阳能光伏发电的原理。
2. 太阳能光热利用有哪些常见应用领域？
3. 提高太阳能电池光电转换效率的主要途径有哪些？
4. 太阳能热发电与太阳能光伏发电相比，有哪些优缺点？

（三）材料分析题（共10分）
材料：随着全球对清洁能源需求的不断增加，太阳能利用技术取得了显著进展。某太阳能光伏发电企业在过去几年不断加大研发投入，其产品的光电转换效率从最初的15%提高到了现在的22%。同时，太阳能光热利用领域也在拓展，新型的高效集热器不断涌现，使得太阳能热利用系统的效率和稳定性都有了很大提升。然而，太阳能利用成本仍然较高，在市场竞争中，与传统能源相比，还需要进一步降低成本才能获得更广泛的应用。

问题：请根据材料分析太阳能利用技术的发展现状及面临的问题。

（四）论述题（共15分）
材料：在当前能源转型的大背景下，太阳能利用具有重要意义。一方面，太阳能是一种可再生、无污染的能源，能够有效缓解传统能源面临的枯竭和环境问题。另一方面，太阳能分布广泛，取之不尽用之不竭。然而，太阳能利用也面临一些挑战，如能量密度相对较低，受天气和地理位置影响较大等。

问题：请论述太阳能利用在能源转型中的地位和作用，并分析如何应对其面临的挑战。（150字到200字之间）

（五）设计题（共5分）
要求设计一个简单的太阳能光伏发电系统，用于为一个小型办公室供电，说明系统的主要组成部分及其功能。（150字到200字之间）

答案：
1. A
2. B
3. C
4. D
5. D
6. C
7. A
8. B
9. C
10. B
11. A
12. A
13. C
14. C
15. B
16. D
17. B
18. A
19. C
20. B

填空题答案
1. 太阳能光生物转换
2. 化合物半导体
3. 聚光集热器
4. 碟式
5. 逆变器
6. 填充因子
7. 保温
8. 接收器
9. 间歇性强
10. 电导增量法

简答题答案
1. 太阳能光伏发电是基于光生伏特效应。当太阳光照射到太阳能电池上时，电池中的半导体材料吸收光子能量，使电子发生跃迁，产生电子 - 空穴对。在电池内部电场作用下，电子和空穴分离，形成电流。通过电极引出，就可获得直流电。
2. 常见应用领域有：家庭热水供应，满足家庭日常洗漱、洗浴等用水加热需求；建筑采暖，为建筑物提供温暖的室内环境；工业加热，用于一些工业生产过程中的物料加热；太阳能干燥，如农产品、木材等的干燥处理；海水淡化，利用太阳能提供能量实现海水淡化获取淡水。
3. 主要途径有：优化半导体材料的晶体结构和纯度，减少内部缺陷和杂质对载流子的复合；采用表面处理技术，改善电池表面的光学和电学性能，减少光反射和表面复合；通过改进电池结构，如采用背接触电池、异质结电池等新型结构，提高光生载流子的收集效率；利用光谱匹配技术，使电池对太阳光谱的吸收更优化。
4. 优点：太阳能热发电可实现连续发电，储能相对容易，适合大规模集中供电；能利用高温热能，可用于一些对温度要求较高的工业过程。缺点：系统复杂，成本高；占地面积大。太阳能光伏发电优点是无污染、维护简单、可分散发电；缺点是能量密度低受天气影响大，光电转换效率有待进一步提高。

材料分析题答案
发展现状：太阳能光伏发电企业产品光电转换效率显著提高，从15%提升到22%。太阳能光热利用领域新型高效集热器不断涌现，系统效率和稳定性提升。面临问题：太阳能利用成本仍然较高，在市场竞争中，与传统能源相比，还需进一步降低成本才能更广泛应用。

论述题答案
太阳能利用在能源转型中地位重要。它是可再生、无污染能源，能缓解传统能源枯竭与环境问题，分布广泛。作用是提供清洁能源，减少对传统能源依赖。应对挑战可从多方面着手，如研发高效储能技术解决能量密度低和间歇性问题；发展智能电网，优化能源调配；加强技术研发提高转换效率，降低成本；拓展应用场景，提高能源利用规模效益。

设计题答案
太阳能光伏发电系统主要组成部分及功能：太阳能电池板，吸收太阳光能并转化为电能；控制器，调节电池板输出电压和电流，防止过充过放，保护电池板和蓄电池；逆变器，将直流电转换为交流电，供办公室电器使用；蓄电池，储存多余电能，在光照不足时提供电力。