1．随处可取的能源
太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。
太阳能不像我们现在广泛利用的煤炭与石油，它们除了形成时间长开发难度大外，还分布还不均匀，只在个别国家或地区才有丰富的含量。与其它新新能源对比，太阳能也不像风能和潮汐能一样，只能在风能密度大、水能丰富的地区才能得到利用。一般认为，处于南北纬５０～６０度以内的地区，都有丰富的太阳能可以利用。那就是说，几乎在地球的每个角落，我们都可以找到太阳能的足迹，只要有阳光，我们就有可以利用的太阳能。
阳光普照大地
太阳的能量是免费的，地球每天都在吸收巨大的太阳辐射。在古代，我们的祖先就已经懂得怎么利用太阳能了，如利用太阳能晾晒衣服、加热冷水、制盐等等。这些活动部分地区、不分种族，千百年来人们的生活就如此进行着。
人们用阳光晾晒衣服
有人说，阳光是最无私的，因为每个人都可以轻而易举地拥有它。同样的道理，太阳能也如此。只要用收集和转换的工具，我们就可以随意取得太阳能，不分地区与民族。
北极的阳光
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纬度
纬度是指某点与地球球心的连线和地球赤道面所成的线面角，其数值在0至90度之间。位于赤道以北的点的纬度叫北纬，记为N，位于赤道以南的点的纬度称南纬，记为S。
密度
在物理学中，把某种物质单位体积的质量叫做这种物质的密度。符号ρ（读作rōu）。国际主单位为单位 为千克/米3，常用单位还有 克/厘米3。其数学表达式为ρ=m/V。在国际单位制中，质量的主单位是千克，体积的主单位是立方米，于是取1立方米物质的质量作为物质的密度。对于非均匀物质则称为“平均密度”。
2．最清洁的能源
能源就是向自然界提供能量转化的物质（矿物质能源，核物理能源，大气环流能源，地理性能源）。能源是人类活动的物质基础。在某种意义上讲，人类社会的发展离不开优质能源的出现和先进能源技术的使用。在当今世界，能源的发展，能源和环境，是全世界、全人类共同关心的问题，也是我国社会经济发展的重要问题。
矿物燃料污染
现今使用最多的矿物能源，其滋生的问题不外是废物的处理，物体不灭，能源耗竭越多，产生污染也相对增加。煤炭、石油等矿物燃料产生的有害气体和废渣，而使用清洁能源不会带来污染，不会排放出任何对环境不良影响的物质，是现代人类的最佳选择。
风力发电
清洁能源是不排放污染物的能源。清洁能源和含义包含两方面的内容，一是可再生能源：消耗后可得到恢复补充，不产生或极少产生污染物。如太阳能、风能，生物能、水能，地热能，氢能等；二是非再生能源：在生产及消费过程中尽可能减少对生态环境的污染，包括使用低污染的化石能源（如天然气等）和利用清洁能源技术处理过的化石能源，如洁净煤、洁净油等。
水能发电
核能虽然属于清洁能源，但消耗铀燃料，不是可再生能源，投资较高，而且几乎所有的国家，包括技术和管理最先进的国家，都不能保证核电站的绝对安全，前苏联的切尔诺贝利事故、美国的三里岛事故和日本的福岛核事故影响都非常大，核电站尤其是战争或恐怖主义袭击的主要目标，遭到袭击后可能会产生严重的后果，所以目前发达国家都在缓建核电站，德国准备逐渐关闭目前所有的核电站，以可再生能源代替，但可再生能源的成本比其他能源要高。
大亚湾核电站
可再生能源是最理想的能源，不存在能源耗竭的可能，因此日益受到许多国家的重视，尤其是能源短缺的国家。太阳能则是其中被最看好的可再生资源之一，具有无危险性及污染性。开发利用太阳能不会污染环境与危害人类，它是最清洁和安全能源之一，在环境污染越来越重、可利用资源越来越贫乏的今天，这一点是极其宝贵的。在人类与自然和平共处的原则下，使用太阳能最不伤和气，且若设备使用得当，装置成后所需费用极少，而每年至少可生十的十七次方千瓦的电力。
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核能
核能（英语：Nuclear energy），又称原子能，是通过转化其质量从原子核释放的能量，符合阿尔伯特·爱因斯坦的方程E=mc?，其中E=能量，m=质量，c=光速常量。
核能通过三种 核反应之一释放：核裂变，打开原子核的结合力。核聚变，原子的粒子熔合在一起。核衰变，自然的慢得多的裂变形式。利用核能可以开发出威力巨大的核武器或者建造核反应炉用来发电或是驱动交通工具。
切尔诺贝利事故
切尔诺贝利核电站是苏联时期在乌克兰境内修建的第一座核电站。曾被认为是世界上最安全、最可靠的核电站。但1986年4月26日，核电站的第4号核反应堆在进行半烘烤实验中突然发生失火，引起爆炸，据估算，核泄漏事故后产生的放射污染相当于日本广岛原子弹爆炸产生的放射污染的100倍。
爆炸使机组被完全损坏，8吨多强辐射物质泄露，尘埃随风飘散，致使俄罗斯、白俄罗斯和乌克兰许多地区遭到核辐射的污染。2011年4月26日，切尔诺贝利事故迎来25周年纪念。
3．取之不尽的能源
太阳的能量极其庞大，根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年，而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是用之不竭的。
能量巨大的太阳
据估计，在过去漫长的十一亿年当中，太阳只消耗了它本身能量的2％，今后数十亿年太阳也不会发生明显的变化，所以太阳可以作为人类永久性的能源，取之不尽、用之不竭。每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总量属现今世界上可以开发的最大能源。
燃烧煤排出的废气
整个太阳每秒钟释放出来的能量约为37.3×106兆焦，相当于每秒钟燃烧1.28亿吨标准煤所放出的能量。 太阳辐射到达地球陆地表面的能量大约为17万亿千瓦，仅占到达地球大气外层表面总辐照量的10%。
燃煤发电厂
即使这样，它也相当于目前全世界一年能源总消耗量的3.5万倍。有科学家估算，如果将太阳给地面照射15分钟的能量全部利用起来，就足够全世界使用一年。
简易的太阳能发电站
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太阳的寿命
地壳中最古老岩石的年龄经放射衰变方法鉴定为略小于40亿岁。用同样的方法鉴定月球最古老岩石样品年龄大致从41亿岁直到最古老月岩样品的45亿岁有些陨星样品也超过了40亿岁。综合所有证据得出太阳系大约是46亿岁。由于银河系已经是150亿岁左右，所以太阳及其行星年龄只及银河系的三分之一。
虽然没有测定太阳年龄的直接方法，但它作为赫罗图主序上一颗橙黄色恒星的总体外貌，却正好是对一颗具有太阳质量，年龄约为46亿岁，度过了它一半主序生涯的恒星所该期望的。
4．昂贵的能源
现今，太阳能发电面临的主要问题是效率低和成本高。目前太阳能利用的发展水平，有些方面在理论上是可行的，技术上也是成熟的。但有的太阳能利用装置，因为效率偏低，成本较高，总的来说，经济性还不能与常规能源相竞争。在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主要受到经济性的制约。
在公共应用方面，目前制约太阳能发电应用的最重要环节之一是价格。
太阳能路灯以太阳光为能源的路灯，因其具有不受供电影响，不用开沟埋线，不消耗常规电能，只要阳光充足就可以就地安装等特点，因此受到人们的广泛关注，又因其不污染环境，而被称为绿色环保产品。太阳能路灯即可用于城镇公园、道路、草坪的照明，又可用于人口分布密度较小，交通不便经济不发达、缺乏常规燃料，难以用常规能源发电，但太阳能资源丰富的地区，以解决这些地区人们的家用照明问题。
但是这些“绿色”路灯的价格是昂贵的。以一盏双路的太阳能路灯为例，两路负载共为60瓦，(以长江中下游地区有效光照4.5h/天、每夜放电7小时、增加电池板20%预留额计算)其电池板就需要160W左右，按每瓦30元计算，电池板的费用就要4800元，再加上180AH左右的蓄电池组费用也在1800左右，整个路灯一次性投入成本大大高于市电路灯，造成了太阳能路灯应用领域的主要瓶颈。
太阳能路灯
在高科技应用方面，美国加州大学伯克利分校能源和资源教授丹尼尔·卡门认为，眼下太空太阳能发电面临最严峻的挑战是实施的成本问题，尤其在当前全球经济衰退之际。这个计划需要几十亿美元的资金投入，远远高于目前同等规模其他可再生能源项目所需的1亿美元至2亿美元。
空间太阳能设备
虽然太阳能任何人都可以利用，但昂贵的造价还是令它难以轻易走入寻常百姓家。有调查指出，在中国买一套家用太阳能发电系统需花20多万元，再加上维修、维护和蓄电池更换等费用，收回成本大约要50年至100年。这套设备常年在太阳下暴晒、风吹雨淋，使用寿命是不可能达到50年的。
在野外的太阳能设备
同时，我国各地大规模建造太阳能光伏发电项目，其后续管理维护也令人担忧。太阳能发电项目的技术含量很高，一旦损坏，需专业技术人员维修。目前，我国这方面的人才储备严重不足。
沙漠中的太阳能设备
此外，在沙尘暴多发地区，太阳能电池板的清洁也是个难题。有研究员认为，太阳能发电的技术问题不解决，经济上就没有可行性。
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沙尘暴
沙尘暴 (sand duststorm) 是沙暴 (sandstorm) 和尘暴 (duststorm) 两者兼有的总称，是指强风把地面大量沙尘物质吹起并卷入空中，使空气特别混浊，水平能见度小于 一千米的严重风沙天气现象。其中沙暴系指大风把大量沙粒吹入近地层所形成的挟沙风暴；尘暴则是大风把大量尘埃及其它细粒物质卷入高空所形成的风暴。
5．不稳定的能源
到达地球表面的太阳辐射的总量尽管很大，但是能流密度很低。平均说来，北回归线附近，夏季在天气较为晴朗的情况下，正午时太阳辐射的辐照度最大，在垂直于太阳光方向1平方米面积上接收到的太阳能平均有1000W左右；若按全年日夜平均，则只有200W左右。
阳光灿烂的夏天
而在冬季大致只有一半，阴天一般只有1/5左右，这样的能流密度是很低的。因此，在利用太阳能时，想要得到一定的转换功率，往往需要面积相当大的一套收集和转换设备，造价较高。
阴暗的雨天
由于受到昼夜、季节、地理纬度和海拔高度等自然条件的限制以及晴、阴、云、雨等随机因素的影响，所以，到达某一地面的太阳辐照度既是间断的，又是极不稳定的，这给太阳能的大规模应用增加了难度。为了使太阳能成为连续、稳定的能源，从而最终成为能够与常规能源相竞争的替代能源，就必须很好地解决蓄能问题，即把晴朗白天的太阳辐射能尽量贮存起来，以供夜间或阴雨天使用，但目前蓄能也是太阳能利用中较为薄弱的环节之一。
雾霭缭绕的冬天
太阳能是空间时间分布不均匀和低密度能源，太阳能的总量虽很大，但十分分散。地面上太阳能还受季节、昼夜、气候等影响，时强时弱，具有不稳定性，能流密度较低，往往需要相当大的采光集热面积才能生产出满足使用要求的能量，给太阳能的利用带来不少困难。
根据太阳能的特点，必须解决太阳能采集、太阳能转换、太阳能贮存、太阳能输运四个基本技术问题，才能有效地加以利用。
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北回归线
北回归线(Tropic of Cancer)，是太阳在北半球能够直射到的离赤道最远的位置，是一条纬线，大约在北纬23.5度。