2025年大學(xué)《能源化學(xué)》專業(yè)題庫——太陽能應(yīng)用中的化學(xué)機理探索考試時間：______分鐘總分：______分姓名：______一、選擇題（每題2分，共30分。下列每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。）1.光伏效應(yīng)的基本原理是：A.光子直接轉(zhuǎn)化為熱能B.光子激發(fā)半導(dǎo)體中的電子躍遷到導(dǎo)帶C.光子使半導(dǎo)體產(chǎn)生電勢差D.光子與半導(dǎo)體中的原子核發(fā)生反應(yīng)2.在光伏電池中，將光能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵部件是：A.基板B.電極C.電解質(zhì)D.光伏材料3.下列哪種材料通常被認(rèn)為是最適合用于制備光伏電池的半導(dǎo)體材料？A.鈉B.石墨C.硅D.鐵4.光催化反應(yīng)中，量子效率指的是：A.反應(yīng)產(chǎn)物的數(shù)量B.被吸收的光子數(shù)量C.發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)的光子數(shù)量D.反應(yīng)速率常數(shù)5.下列哪種物質(zhì)常被用作光催化劑來降解有機污染物？A.氧氣B.氫氣C.二氧化鈦D.氮氣6.光催化反應(yīng)通常需要在什么樣的環(huán)境下進(jìn)行？A.密閉體系B.真空環(huán)境C.氧氣氛圍D.無水環(huán)境7.太陽能熱化學(xué)轉(zhuǎn)換的基本原理是：A.利用太陽能直接加熱物體B.利用太陽能分解水制氫C.利用太陽能驅(qū)動化學(xué)反應(yīng)D.利用太陽能產(chǎn)生電流8.在太陽能熱化學(xué)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，吸熱劑的作用是：A.吸收太陽能B.儲存熱能C.轉(zhuǎn)化熱能為電能D.促進(jìn)化學(xué)反應(yīng)9.下列哪種物質(zhì)常被用作太陽能熱化學(xué)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的吸熱劑？A.水B.硅油C.鹽水D.空氣10.太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的主要組成部分不包括：A.反射鏡B.吸熱器C.發(fā)電機D.光伏電池11.光伏電池的I-V特性曲線反映了：A.光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率B.光伏電池的輸出功率C.光伏電池的電壓和電流之間的關(guān)系D.光伏電池的溫度特性12.提高光伏電池效率的主要途徑包括：A.增加光伏電池的面積B.提高光伏材料的純度C.降低光伏電池的反射率D.以上都是13.光催化降解有機污染物的機理主要包括：A.氧化還原反應(yīng)B.離子交換反應(yīng)C.酸堿反應(yīng)D.化學(xué)沉淀反應(yīng)14.太陽能-化學(xué)聯(lián)合系統(tǒng)的主要優(yōu)勢是：A.可以提高太陽能的利用率B.可以降低化學(xué)能的成本C.可以實現(xiàn)可再生能源的儲存D.以上都是15.鈣鈦礦太陽能電池相比傳統(tǒng)硅基太陽能電池的優(yōu)勢包括：A.制造成本更低B.光電轉(zhuǎn)換效率更高C.更耐用D.以上都是二、填空題（每空1分，共20分）1.光伏電池的工作原理基于______效應(yīng)，將光能轉(zhuǎn)化為電能。2.光催化劑______是一種常用的半導(dǎo)體光催化劑，具有廣泛的波長范圍的光響應(yīng)。3.太陽能熱化學(xué)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，______是吸收太陽能并將其轉(zhuǎn)化為熱能的關(guān)鍵部件。4.光伏電池的輸出功率等于其電壓與______的乘積。5.光催化反應(yīng)通常需要光照、催化劑和______參與。6.太陽能-化學(xué)聯(lián)合系統(tǒng)可以將太陽能轉(zhuǎn)化為______能。7.非均相光催化是指光催化劑和反應(yīng)物存在于______相中。8.提高光伏電池效率的另一個重要途徑是______光伏電池的表面反射率。9.光伏電池的短路電流是在______下測得的電流。10.太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)主要包括聚光系統(tǒng)、______和發(fā)電路徑。三、簡答題（每題5分，共25分）1.簡述光伏電池的工作原理。2.簡述光催化降解有機污染物的機理。3.簡述太陽能熱化學(xué)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的基本流程。4.簡述提高光伏電池效率的途徑。5.簡述太陽能-化學(xué)聯(lián)合系統(tǒng)的優(yōu)勢。四、計算題（每題5分，共10分）1.某光伏電池的面積為100平方厘米，在太陽光照射下，其短路電流為5毫安。求該光伏電池的短路電流密度。2.某太陽能熱化學(xué)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其吸熱劑的比熱容為2.1焦耳/克·度，質(zhì)量為100千克，從300度加熱到500度。求該系統(tǒng)吸收的熱量。五、論述題（10分）探討提高鈣鈦礦太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的途徑。試卷答案一、選擇題1.B2.D3.C4.C5.C6.C7.C8.B9.B10.D11.C12.D13.A14.D15.D二、填空題1.光伏2.二氧化鈦3.吸熱劑4.電流5.電解質(zhì)6.化學(xué)7.不同8.減小9.短路10.吸熱器三、簡答題1.光伏電池的工作原理基于光伏效應(yīng)。當(dāng)光子照射到半導(dǎo)體材料上時，光子的能量被半導(dǎo)體中的電子吸收，如果光子的能量足夠大，電子就會從價帶躍遷到導(dǎo)帶，形成電子-空穴對。這些電子-空穴對在電場的作用下分離，并向電池的兩極移動，形成電流。2.光催化降解有機污染物的機理主要包括氧化還原反應(yīng)。光催化劑在光照下被激發(fā)產(chǎn)生高活性的自由基，這些自由基能夠氧化有機污染物，將其分解為無害的小分子物質(zhì)。3.太陽能熱化學(xué)轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的基本流程包括：首先，利用反射鏡將太陽光聚焦到吸熱劑上，使吸熱劑溫度升高；然后，高溫的吸熱劑將熱量傳遞給反應(yīng)物，引發(fā)熱化學(xué)反應(yīng)，生成目標(biāo)產(chǎn)物；最后，將生成的產(chǎn)物進(jìn)行分離和提純。4.提高光伏電池效率的途徑包括：提高光伏材料的純度，以減少電子-空穴對的復(fù)合；減小光伏電池的表面反射率，以增加光子的吸收；優(yōu)化光伏電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計，以提高電子-空穴對的分離效率。5.太陽能-化學(xué)聯(lián)合系統(tǒng)的優(yōu)勢包括：可以提高太陽能的利用率，將太陽能轉(zhuǎn)化為可儲存的化學(xué)能；可以降低化學(xué)能的成本，實現(xiàn)可再生能源的利用；可以實現(xiàn)可再生能源的儲存，滿足夜間或陰天的能源需求。四、計算題1.短路電流密度=短路電流/面積=5毫安/100平方厘米=0.05毫安/平方厘米=5×10^-4安/平方米2.吸收的熱量=質(zhì)量×比熱容×溫度變化=100千克×2.1焦耳/克·度×(500度-300度)=100千克×2.1×10^3焦耳/千克·度×200度=4.2×10^7焦耳五、論述題提高鈣鈦礦太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的途徑包括：1.提高鈣鈦礦材料的純度和結(jié)晶質(zhì)量：減少缺陷和雜質(zhì)，可以減少電子-空穴對的復(fù)合，提高光電轉(zhuǎn)換效率。2.優(yōu)化鈣鈦礦材料的光學(xué)性質(zhì)：通過摻雜或表面修飾等方法，可以擴展鈣鈦礦材料的光譜響應(yīng)范圍，吸收更多波長的光。3.降低器件的內(nèi)部損耗：通過優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)，例如使用合適的電極材料和緩沖層，可以降低器件的串聯(lián)