太阳能光热蒸发技术及其在环境领域的应用进展

刘 洁，于振江，杨 蕾，周雪飞,3,*，夏雪芬，张亚雷,3

(1.同济大学环境科学与工程学院，上海 200092；2. 同济大学污染控制与资源化研究国家重点实验室，上海 200092；3.上海污染控制与生态安全研究院，上海 200092；4. 上海华励振环保科技有限公司，上海 200092)

2019年BP公司发布的《BP世界能源展望》[1]表明，全球一次能源消费仍在增长，且世界人口的快速增长将进一步导致能源紧缺，引起了全球对能源安全的高度关注。太阳能因其广泛的分布以及丰富的储量，一直受到学者的青睐而加以研究应用，如太阳能发电、太阳能被动墙、太阳能光热蒸发等。其中，太阳能光热蒸发技术是利用太阳能吸收体吸收太阳光，并将其直接转换为热量，从而实现液体低温蒸发的技术，最早应用于海盐晒制，技术相对成熟，凭借清洁、可实践性强、经济高效、可用于偏远及贫困地区等优势已成为国内外科学家的研究热点。相关学者也尝试将太阳能光热蒸发技术应用到环境领域，如海水淡化、蒸汽灭菌、污水处理、蒸馏等多个领域，均表现出独特的应用优势。基于太阳能的光热转换技术，可以促进传统环境水处理与新能源的结合，减少对传统能源的依赖和降低相关技术在典型场景下的应用成本。随着光热材料和蒸发基础理论的发展，基于光热转换的太阳能光热蒸发技术已在环境领域得到了重要拓展。

目前，关于太阳能光热蒸发技术的研究众多，如何提高太阳能蒸发速率和效率是关注的重点。其中，太阳能吸收体材料是影响太阳能光热蒸发速率和效率的直接因素，被学者们广泛研究。目前，太阳能吸收体材料可分为金属等离子体材料(Au[2-5]、Ag[6-7]、Al[8]等)、无机半导体材料(CuS[9]、Co3O4[10]等)、碳基材料[氧化石墨烯(GO)[11-16]、碳纳米管(CNT)[17-20]、还原氧化石墨烯(rGO)[21-23]等]、有机高分子材料[聚吡咯(PPy)[24]等]这4大类，但文献中衡量其性能的指标有所差异，统一标准对太阳能光热蒸发技术的发展十分重要。

近年来，太阳能光热蒸发技术的相关综述，主要聚焦在太阳能吸收体材料的发展趋势和系统结构的发展演变，而较少关注其在实际应用方面的发展，尤其是在环境相关领域，缺少系统总结与分析，这在一定程度上限制了太阳能光热蒸发技术在环境领域的推广与应用。因此，有必要对太阳能光热蒸发技术近年来的发展状况进一步梳理和总结，探讨其在环境领域中的发展和潜在拓展应用。

基于此，本文深入、系统地总结太阳能光热蒸发技术的现状，梳理了现有太阳能吸收体材料、蒸发形式的发展脉络，全面介绍了太阳能光热蒸发技术在环境领域的应用与优缺点，提出了该技术在环境领域未来的应用思路。

1 太阳能光热蒸发技术现状

1.1 太阳能光热蒸发技术

太阳能光热蒸发是利用太阳能吸收体吸收太阳光，并将其转换为热量，加热周围水层，以实现蒸发的一种技术。太阳能蒸发系统通常由以下几个部分组成[25]：太阳能吸收层、蒸汽逸散通道、水传输通道以及隔热层。蒸汽逸散通道、水传输通道和隔热层这3部分的作用是提升太阳能蒸发效率，提高蒸发速率，减少热量损失。

太阳能吸收层是太阳能光热蒸发技术最为重要的部分，其作用是接收太阳光，并将其转换为热能。辐射到地面上的太阳光，覆盖了300～2 500 nm的宽波长，包括3个部分：紫外线区域(300～400 nm，占总能量的3%)、可见光区域(400～700 nm，占总能量的45%)和红外区域(700～2 500 nm，占总能量的52%)。其中，红外光的热效应最为明显[26-27]。因此，增强太阳能吸收层在红外光特别是近红外光波段的吸收，对提高光热转换性能特别重要[28-29]。而光谱选择吸收表面的理论基础是黑体辐射理论，该理论表明，理想光谱选择吸收表面需兼具高效吸收太阳能辐射和本身向外极低辐射能量2个条件。因此，太阳能吸收层不仅需高的太阳能辐射吸收，还需在高温下保持低发射率[30]。式(1)[30-31]描述了入射角为θ时，太阳能吸收层的总太阳吸收率α(θ)。

(1)

其中：θ——从吸收体的表面法线测量的光的入射角；

A(λ)——与波长有关的太阳光谱辐照度；

R(θ,λ)——波长θ处的总反射率。

目前，衡量太阳能光热蒸发性能的指标没有统一的标准，但大多数研究者都以式(2)和式(3)[31-34]作为指标。

(2)

Q=c(T1-T0)

(3)

其中：η——光热转换效率；

m——水体在光照下的质量损失率，等于蒸发系统在光照条件下(mlight)和无光照条件下(mdark)的水体质量变化率的差值(mlight-mdark)，kg/(m2·h)；

LV——水体蒸发过程中的蒸发焓，一般为2 260 kJ/kg，1 kJ=2.778×10-4kW·h；

Q——水体的显热变化；

c——4.2 kJ/(kg·K)；

T0——水体初始温度，K；

T1——蒸发温度，K；

Copt——吸收体表面的光学强度；

Pin——入射光能量，kW/m2。

1.2 太阳能吸收体材料

(1)材料种类

在实际应用中，为了实现高效性、经济性，太阳能吸收体材料需具备以下特征[26-27, 31, 35-38]：高的太阳光吸收、低的中红外光吸收(避免散热)、高效的光热转换性能、良好的热调控(热传导、热辐射、热对流尽可能低)、低成本、良好的可回收性和可扩展性、长期的稳定性。

近年来，对太阳能吸收体材料的相关研究很多，取得了很大进步。太阳能吸收体材料大致可分为金属等离子体材料、无机半导体材料、碳基材料和有机高分子材料，如表1所示。

表1 太阳能吸收体材料的分类[27-28, 31, 33, 39]Tab.1 Classification of Solar Absorber Materials[27-28, 31, 33, 39]

由表1可知：金属等离子体材料光稳定性和化学稳定性更好，但相对于另3种材料成本更高；无机半导体材料形态可调节，光热稳定性良好；碳基材料具有宽光谱吸收以及廉价的成本，但热导率高导致热损失；有机高分子材料结构多样化，但稳定性较差。目前，为进一步优化太阳能吸收体，弥补各类材料的不足，通过2种或以上的单一材料形成复合材料以实现各类需求。

(2)材料结构

研究者们采取调节浓度、掺杂、修饰表面等各种方法，尽可能地提高太阳能吸收体材料的太阳能吸收率。材料的微观多孔结构有利于太阳能吸收，但仍不可避免地以反射和辐射方式损失部分能量。而将材料做成宏观的3D结构，利用多次反射不仅可以增强对太阳能的吸收，还可以利用周围环境能量以及底部的漫反射以及热辐射，进一步提高蒸发效率。Shi等[34]比较了3D和2D材料的太阳能吸收率，3D材料的吸收率(99.4%)大于2D的吸收率(95.5%)，因为3D材料不仅可以吸收2D底部的漫反射和热辐射，还可以利用低于周围温度的杯壁吸收环境的能量，使得3D材料的效率接近100%。从碳化的竹子中可以进一步证实，3D的材料可以突破2D材料的吸收限制。在Bian等[40]制作的2D和3D碳化竹子中，2D碳化竹子仅有94.8%的吸收率，而3D材料的太阳能吸收率高达99.6%，效率也高达132%。因此，将材料制作成3D的形貌可以捕获几乎全部的太阳光，还能吸收周围的环境能量提高效率。

(3)长效稳定性

在实际应用中，材料的长期稳定运行至关重要。研究者们不仅是选择稳定性高的材料，Zhang等[41]还创新性地在以MXene为基的纳米海绵上镀一层2.1 nm的SnO2薄膜，防止MXene的表面氧化，实现了高效长期的光热转换；在重复使用的30 d中，1 kW/m2光照强度下，可实现各种废水(强酸、强碱、重金属废水和盐水)的稳定出水量[蒸发速率为1.41 kg/(m2·h)，效率达84.8%]，还能实现100 h的持续稳定发电(3.6 V)。对于高性能但稳定性较差的材料来说，提高材料的使用寿命很有必要。

(4)技术成本

太阳能吸收体材料的最终目标是实现高效性和经济性。碳基材料尤其是生物碳基材料，是目前成本最低，且具有良好光热性能的一类材料，但必须通过调控结构减少潜在的热损失。考虑经济成本和蒸发效果，碳基材料会成为太阳能吸收体材料的主流之一。

1.3 太阳能光热蒸发形式

为减少各种途径的热量损失，研究者们改进了太阳能光热蒸发的形式，从最初的块体蒸发到随后的界面蒸发，最后受植物蒸腾系统启发，创新性地提出了隔离蒸发，如图1所示。

图1 太阳能光热蒸发形式示意图[25, 31, 42]Fig.1 Schematic Diagram of Solar Photothermal Evaporation Types[25,31,42]

1.3.1 块体蒸发

块体蒸发是最早使用的一种蒸发形式，分为底部加热[图1(a)]和整体加热[图1(b)]，太阳能吸收体材料完全浸没在水中，吸收太阳能后转换成的热量加热周围水体，实现蒸发。这种蒸发形式与水体的接触面积过大，产生的热量多用于加热水体，实现蒸发的能量有限，蒸发效率普遍偏低。另外，这种蒸发方式的太阳能吸收体材料是放置在底部或均匀分散于水中，需透明水体或高强度太阳光，使用条件苛刻，回收利用难度高，不便于在开放水域使用。

1.3.2 界面蒸发

为克服块体蒸发的诸多缺陷，学者们研发出界面蒸发形式。图1(c)为漂浮在水体表面的直接接触界面蒸发形式，由太阳能吸收体材料和支撑载体(如无尘纸、滤膜、棉布等)组成。其中的太阳能吸收体材料需对太阳能全光谱有强吸收，而支撑载体需满足低成本、黏附性好、亲水性好等要求；这种蒸发形式减少了材料与水体的接触面积，实现了界面局部加热，但是与水体的直接接触将导致大量的热损失。图1(d)为不与水体有直接接触的间接接触界面蒸发形式，由光热材料和支撑载体[如木头、泡沫、气凝胶以及阳极氧化铝(AAO)等)]构成，此时支撑载体具有一定的厚度且质轻，可漂浮在液体上，使液体和蒸发表面不直接接触；此外，支撑载体还需作为输水通道将水体输送到蒸发表面。由上述可知，2种界面蒸发形式的明显区别是支撑载体，可以认为，直接接触形式的支撑载体是1D的，间接接触形式的支撑载体是2D的。1D支撑载体单薄、亲水性优，光热材料可以牢固负载在上面，与水接触面积较大，对导热性没有要求；相对而言，2D支撑载体具有一定的厚度，为多孔材料，便于将水输送到顶部的热区域，要求低热导。最早使用的2D载体是泡沫(聚三聚氰胺泡沫)、天然多孔材料(木头、甘蔗、竹子等)，这些支撑载体在一定程度上满足了较高孔隙率、质轻和较小的导热性；但其性能较为固定化，变化幅度有限。而气凝胶因其大于85%的高孔隙率、小于0.5 g/cm3的轻比重、大于50 m2/g的表面积以及最小的导热性得到了研究者的重视[43]，且可定制，在性能上更具有优势。由此可以看出，1D支撑载体与水接触面积大，2D支撑载体与水体间接接触且导热性低，后者的热损失相对较小，理论上讲，后者的蒸发效率更高。

1.3.3 隔离蒸发

为进一步提高太阳能蒸发效率，研究者们提出了隔离蒸发形式。隔离蒸发形式将太阳能吸收体与大量水体隔离，与界面蒸发形式相比，进一步减少了与水体的接触面积，降低了热损失，是3种蒸发形式中与水体接触面积最少的。隔离蒸发也有2种蒸发形式，一种是受植物蒸腾系统启发的树形结构以及具有二维输水通道的一体式蒸发结构，如图1(e)所示。其中，受植物蒸腾系统启发的树形结构是将太阳能吸收体与装有液体的容器隔离开，输水通道支撑着太阳能吸收体，以及将液体输送到蒸发界面，极大程度地减少了热量传导到大量液体中，从而减少热量损失；而具有二维输水通道的一体式蒸发结构在形式上与界面蒸发形式中的间接接触有相似之处，但带有二维输水通道的一体式蒸发结构实际上是由太阳能吸收体、输水通道、隔热材料这3部分组成，蒸发过程中仅有一层薄薄的水层与蒸发位置接触，输水通道下方的隔热材料避免了将热量传导给大量液体，在理论上进一步减少了热量损失。另一种隔离蒸发形式是含水固体的直接蒸发，如图1(f)所示，不需输水通道将水体输送到蒸发位置，它本身是含水的固体，由于不涉及大量水，会将热传导损失降到最低。隔离蒸发形式是最新发展的一种蒸发形式，也是目前最为流行的蒸发形式之一。

本文对近年来太阳能吸收体材料和蒸发形式进行了汇总，如表2所示。

表2 近年来太阳能吸收体材料和蒸发形式汇总Tab.2 Summary of Solar Absorber Materials and Evaporation Forms in Recent Years

由表2可知，研发的光热材料种类丰富，不仅利用高性能的单一材料，还复合多种材料进一步改善蒸发性能，其中，3D结构材料表现出更强的蒸发性能。关于蒸发形式：相较于界面蒸发和隔离蒸发，块体蒸发的蒸发速率和蒸发效率较低，在近年来出现的频率较低；界面蒸发中的2种蒸发形式在一定程度上提高了蒸发性能，在低光照强度下仍有较高的蒸发速率；块体蒸发中完全隔离加热的蒸发形式在研究中出现频率较少，但蒸发速率在1 kW/m2的光照强度下可达到4 kg/(m2·h)[82]，而调整输水通道加热的蒸发形式在低光照强度下表现出较强的蒸发性能，但仍不及完全隔离蒸发。由表2可知，部分研究受自然启发，直接将具有独特结构的自然生物材料用于蒸发，或仿造自然生物结构用于蒸发。蒸发形式和光热材料在太阳能光热蒸发技术中都极为重要，选择合适的蒸发形式和高性能的光热蒸发材料是提高太阳能光热蒸发性能的重要因素，其中，高性能的光热材料更大程度上决定了蒸发性能。

2 太阳能光热蒸发技术在环境领域的应用

太阳能光热蒸发技术主要应用在环境领域的海水淡化、污水处理、蒸汽灭菌等，在环境领域是一项新兴的技术。

2.1 海水淡化

图2 海水淡化 (a)1 kW/m2下部分文献产水速率的总结；(b)蒸发装置[83]Fig.2 Seawater Desalination (a) Summary of Water Production Rate in Some Literatures under 1 kW/m2; (b)Evaporation Device[83]

海水淡化是目前太阳能光热蒸发技术应用最多的领域，是缓解淡水资源紧缺的重要技术之一。海水淡化常用工艺有反渗透、低温多效蒸馏和多级闪蒸，其投资成本高且能耗大。其中，应用最广泛的反渗透技术需完善的预处理系统，最大运行成本之一是电力，还需定期维护和清洗；而太阳能光热蒸发技术无需预处理，以太阳能作为能源，可节省能源开支，后期维护成本低，具有更高的经济性。目前，各类材料在海水淡化的应用研究很多[图2(a)]，光照强度为1 kW/m2时的产水速率已高达3 kg/(m2·h)以上，经淡化后的水质也大都满足世界卫生组织(WHO)和美国环境保护署(EPA)的饮用水标准。Li等[61]通过制作的双层聚合物泡沫对黄海水样进行淡化处理，淡化后的水质中Na+、K+、Mg2+、Ca2+浓度大幅度下降，离子截留率超过99.93%，其中，Na+浓度远低于WHO和EPA的标准。黄璐等[84]总结了太阳能海水淡化技术近年来的进展，提出海水淡化的最大挑战是盐分结晶和蒸汽冷凝效率低。盐分结晶影响蒸发性能，会降低太阳能吸收体的使用寿命，极大地限制了太阳能光热蒸发技术在海水淡化中的应用，而蒸汽冷凝效率低会导致太阳光辐射到蒸发装置的强度降低。针对盐分结晶，除了采取太阳能吸收体材料表面疏水化处理之外，莫纳什大学的张西旺教授团队则巧妙地利用盐结晶的位置，制作出合适大小的太阳能吸收体，使盐结晶在太阳能吸收体边缘并自动脱落，不仅实现了海水淡化，还收获了盐，但是不普遍适用于所有盐[77]。对于蒸汽冷凝效率低的问题，Li等[24]通过调节蒸发系统中的压力改善了蒸汽冷凝效率，结果表明，低压系统相较于环境压力的总体效率得到了明显的提高，这也是改善蒸汽效率的一种手段，目前相关研究较少。因此，为扩大海水淡化的应用范围，当务之急是解决盐结晶以及提高蒸汽冷凝效率。此外，多级海水淡化装置可利用潜热提高蒸发速率，推进实际应用进程。Chiavazzo等[83]研发出高效、低成本的多级海水淡化装置，如图2(b)所示。在光照强度为1 kW/m2下，蒸馏速率高达3 kg/(m2·h)，该装置可满足偏远地区和缺水地区的淡水需求。

2.2 消毒灭菌

太阳能中的UV可以用于消毒，太阳能加热水体也可以杀灭水中的细菌，但效率普遍偏低，且温度响应时间也较长。李金磊[32]利用基于界面加热的太阳能光热蒸汽技术产生蒸汽，实现了响应速度快(8.4 min可实现1个完整的灭菌循环)，且能量利用效率高(100 J/mL的蒸汽温度可达到灭菌温度121 ℃)的灭菌，这种灭菌方式不仅可以在电力紧缺的地区使用，还可以在野外等紧急情况下使用。Huang等[81]制作的双相CuxS复合纳米棒三维分层结构泡沫也可以杀灭细菌。Zha等[85]也利用太阳能蒸发技术产生的蒸汽实现了99.99%以上的灭菌。因此，太阳能光热蒸发技术是一项具有可实践性的灭菌方式，可以应用在偏远地区或者基础设施薄弱地区的饮用水消毒。

2.3 污水处理

(1)近零排放

随着工业的蓬勃发展，产生的污水也逐步增多。污水处理不当会严重破坏环境，影响人类生活，最终威胁人类生存。污水处理不当的原因包括较高的成本投入，且随着环保标准的提高，需投入更多的资金。而太阳能光热蒸发技术，成本较低，蒸发后的水完全能达到排放标准，甚至可以回用，带来一定的经济效益；所产生的浓液可通过进一步蒸发直到结晶再进行焚烧处理，还能参考反渗透浓液的处理方式，如高级氧化工艺，避免二次污染。Huang等[81]制作的双相CuxS复合纳米棒三维分层结构泡沫可以净化有色溶剂，也能实现油水分离。耦合其他污水处理技术，理论上可实现污水的近零排放，但是，污水体量大且成分复杂，将太阳能光热蒸发技术大批量投入实际污水处理中，需率先突破材料抗污染和蒸发过程的高效率。

(2)高浓度废水处理

难处理的高浓度废水一般含有可回收的物质，例如高浓度金属废水中可以回收金属，但按照一般的污水处理流程，回收困难且成本高。利用太阳能光热蒸发技术，不仅可实现高浓度废水的高效蒸发，满足达标排放的目标，还能从水中分离溶质，以实现废水处理中的金属、营养盐以及盐分等的回收。Xu等[80]受睡莲结构启发，研发的一种仿生分层结构，可以实现10 wt%盐水以及30 wt%重金属溶液溶质和水的完全分离，蒸发效率达到了80%，为高浓度废水处理提供了新的解决方法。

传统废水处理工艺(如活性污泥法、膜生物反应器、生物转盘法等)运行最大的成本之一是电力，限制了其在电力紧缺等地区的应用，后期维护成本较大，微生物对生存环境有要求，不适用于高海拔等环境恶劣地区。太阳能光热蒸发技术几乎对电力无要求，以廉价且分布广泛的太阳能作为能源，适用于大部分地区，兼具经济性和普适性。

2.4 应用趋势分析

太阳能蒸发技术在农村地区的污水处理和应急场景下的技术路线如图3所示，为偏远地区、紧急情况下的饮用水需求和污水处理提供了新的解决方案，也是尿液资源化和污泥、粪便干化新的处理手段。

图3 农村区域分散污水处理以及应急场景下的技术路线图Fig.3 Technical Roadmap of Decentralized Wastewater Treatment in Rural Areas and Emergency Scenarios

(1)无下水处理设施农村区域分散污水的处理

大部分农村区域污水分散在各个地方，不便于管理和处理；而低成本的太阳能光热蒸发技术可以有效处理分散的污水，实现农村地区污水的达标排放。而且，处理后的污水可以用于厕所冲水，缓解干旱地区的缺水问题，改善用厕环境。近年来，农村改厕火热进行，偏远缺水地区正是其中的难点之一。利用廉价的太阳能光热蒸发技术，不仅可以有效处理产生的污水，还可以利用净化后的水循环冲水，可以极大程度地缓解厕所冲水困境。

(2)尿液的资源化

仅占生活污水总量1%的尿液含有污水中大部分的COD和绝大部分营养盐(氮、磷、钾)，为污水处理厂带来了极大的负担，也浪费了其中的营养盐。利用太阳能光热蒸发技术处理源分离尿液，可以有效回收营养盐，以廉价的能源低成本实现尿液的资源化。

(3)在污泥、粪便干化中的应用

污泥、粪便干化工艺主要分为机械压榨工艺和加热烘干工艺。2种工艺电力成本高，部分需大量的药剂投入。太阳能光热蒸发技术节省能源开支，无需投入药剂，还可杀灭部分细菌，比现有工艺更经济。Xiao等[86]制备的3D人造树太阳能光热蒸发系统，利用其根部吸收沙地中的少量水分以实现蒸发，这为太阳能光热蒸发技术在污泥、粪便干化中的应用提供了应用思路。但是，太阳能光热蒸发技术在污泥、粪便干化中的应用，需重点讨论其抗污染以及长期运行的问题。

(4)在应急场景下的应用

突发紧急情况下，如地震等自然灾害的发生，太阳能光热蒸发技术可以提供净水，解决缺水问题。在野外医院，太阳能光热蒸发技术可以提供高温蒸汽实现消毒灭菌，减少感染情况的发生。太阳能光热蒸发系统可以制备成便于携带的装置，用于野外生存以及特殊军事任务。

随着太阳能光热蒸发技术的成熟，降低成本、开发适宜的设备和装置是其迈向产业化的重要一步。而且，需对太阳能光热蒸发技术的典型应用场景进行详细研究和描述，提供成熟的技术，使其在实际生活中得以推广和使用。同时，需耦合其他成熟技术完善太阳能蒸发技术，提高蒸发性能和能源利用效率。

3 总结与展望

近年来，太阳能光热蒸发技术为解决能源匮乏提供了新的技术思路。太阳能光热蒸发技术的核心是太阳能吸收体。随着研究的深入，蒸发形式和系统也引起了众多研究者的重视，但在环境领域的应用研究还处于初级阶段。本文深入、系统地总结太阳能光热技术的现状，梳理了现有太阳能吸收体材料、蒸发形式的发展脉络，全面介绍了太阳能光热蒸发技术在环境领域的应用与优缺点，提出了该技术在环境领域未来的应用展望与思路。目前，研发的太阳能吸收体材料种类丰富，蒸发形式也在逐步改善以减少热量损失。但是，太阳能光热蒸发技术的发展还是初期阶段，在环境领域的应用也还只是萌芽阶段，仍存在很多问题亟待解决，还有大量的工作亟需完成。

(1)太阳能吸收体材料的高效经济性。目前，虽然很多材料取得了不错的蒸发效率，但材料成本高昂、制作复杂，不利于其实现工业化生产应用。因此，需发展廉价高效的材料，简化制作过程，并进一步提升蒸发性能。碳基材料价格低廉、光热稳定性好，可以通过蒸发形式的调控降低它的高热传导，是实现高效经济性的备选材料之一。

(2)太阳能光热蒸发技术中蒸汽冷凝回收效率的研究。大多数学者集中在蒸汽的产生，几乎没有研究冷凝回收以及回收过程中的潜热利用，但在实际应用中，蒸汽冷凝回收效率不仅会对产水量有直接影响，还会间接影响蒸汽的产生效率。因此，提升蒸汽冷凝回收效率很有必要。

(3)太阳能光热蒸发装置的研发。实现太阳能光热蒸发技术的实际应用，研发装置十分重要。目前，太阳能光热蒸发装置都较为简陋，大多都没有充分利用能量。构造巧妙的装置，充分利用其能量，可以加速太阳能光热蒸发技术早日实现实际应用。

(4)太阳能光热蒸发技术在环境领域应用过程中存在问题的研究。根据目前太阳能光热蒸发技术在环境领域的应用，存在如盐结晶、材料污染等问题，虽然已经有相关的解决措施，但是部分措施牺牲了蒸发效率，需研究出一种既能避免污染又能实现高效蒸发的可靠方法。

(5)在高海拔和太阳丰富区域，与现有水处理技术耦合，如分散污水、厕所、饮用水消毒等。不仅可降低运行成本和突破一些环境限制，还有望在此基础上实现资源化。

(6)仿生学太阳能蒸发的发展。自然界存在很多独特的结构，太阳能吸收体可以巧妙利用以实现蒸发性能的突破。