熱電材料(又稱溫差電材料)是一種利用固體內(nèi)部載流子的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)熱能和電能的直接相互轉(zhuǎn)化的功能材料,其工作原理是固體在不同溫度下具有不同的電子或空穴激發(fā)特征,當(dāng)熱電材料兩端存在溫差時(shí),材料兩端電子或空穴激發(fā)數(shù)量的差異將形成電勢(shì)差(電壓)。熱電材料主要分為半導(dǎo)體金屬合金型熱電材料、方鈷礦型熱電材料、金屬硅化物型熱電材料、氧化物型熱電材料4種。2007年日本在氧化物熱電材料的研究中走在世界前列。目前,已經(jīng)商業(yè)應(yīng)用的熱電材料有PbTe(工作溫度為230～ 530℃,主要用于發(fā)電)、Bi2Te3/Sb2Te(工作溫度為室溫～ 130℃,主要用于小規(guī)模發(fā)電以及制冷)、SiGe(工作溫度高于530℃,主要用于外太空發(fā)電)。

太陽主要以電磁輻射的形式給地球帶來光與熱。太陽輻射波長(zhǎng)主要分布在0.25～ 2.5μm范圍內(nèi)。從光熱效應(yīng)來講,太陽光譜中的紅外波段直接產(chǎn)生熱效應(yīng),而絕大部分光不能直接產(chǎn)生熱量。我們感覺在強(qiáng)烈的陽光下的溫暖和炎熱,主要是衣服和皮膚吸收太陽光線,從而產(chǎn)生光熱轉(zhuǎn)換的緣故。從物理角度來講,黑色意味著光線幾乎全部被吸收,吸收的光能即轉(zhuǎn)化為熱能。因此為了限度地實(shí)現(xiàn)太陽能的光熱轉(zhuǎn)換,似乎用黑色的涂層材料就可滿足了,但實(shí)際情況并非如此。這主要是材料本身還有一個(gè)熱輻射問題。從量子物理的理論可知,黑體輻射的波長(zhǎng)范圍在2～ 100μm之間,黑體輻射的強(qiáng)度分布只與溫度和波長(zhǎng)有關(guān),輻射強(qiáng)度的峰值對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)在10μm附近[3]。由此可見,太陽光譜的波長(zhǎng)分布范圍基本上與熱輻射不重疊,因此要實(shí)現(xiàn)的太陽能熱轉(zhuǎn)換

儲(chǔ)存熱水的容器。通過集熱管采集的熱水必須通過保溫水箱儲(chǔ)存，防止熱量損失。太陽能熱水器的容量是指熱水器中可以使用的水容量，不包括真空管中不能使用的容量。對(duì)承壓式太陽能熱水器，其容量指可發(fā)生熱交換的介質(zhì)容量。

太陽能熱水器保溫水箱由內(nèi)膽、保溫層、水箱外殼三部分組成。

水箱內(nèi)膽是儲(chǔ)存熱水的重要部分，其用材料強(qiáng)度和耐腐蝕性至關(guān)重要。市場(chǎng)上有不銹鋼、搪瓷等材質(zhì)。保溫層保溫材料的好壞直接關(guān)系著保溫效果，在寒冷季節(jié)尤其重要。較好的保溫方式是聚氨脂整體發(fā)泡工藝保溫。外殼一般為彩鋼板、鍍鋁鋅板或不銹鋼板。

保溫水箱要求保溫效果好，耐腐蝕，水質(zhì)清潔。

一般家用太陽能熱水器需要自動(dòng)或半自動(dòng)運(yùn)行，控制系統(tǒng)是不可少的，常用的控制器是自動(dòng)上水、水滿斷水并顯示水溫和水位，帶電輔助加熱的太陽能熱水器還有漏電保護(hù)、防干燒等功能。市場(chǎng)上有手機(jī)短信控制的智能化太陽能熱水器，具有水溫水位查詢、故障報(bào)警、啟動(dòng)上水、關(guān)閉上水、啟動(dòng)電加熱等功能，方便了用戶。