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第1章 绪论1

1.1开发利用太阳能的重要意义1

1.1.1化石燃料正面临逐渐枯竭的危机局面1

1.1.2保护生态环境逐渐受到人们的重视4

1.1.3常规电网的局限性7

1.2太阳能发电的特点8

1.2.1太阳能发电的优点8

1.2.2太阳能发电的缺点9

1.2.3太阳能发电的类型9

1.3近年来世界光伏产业的发展状况10

1.3.1太阳电池生产10

1.3.2光伏应用市场13

1.4中国光伏产业的发展16

1.5部分国家和国际组织发展光伏发电的规划和展望17

1.5.1日本17

1.5.2欧盟19

1.5.3美国21

1.5.4中国23

1.5.5国际能源署（IEA）24

参考文献28

练习题29

第2章 太阳辐射30

2.1太阳概况30

2.2日地运动32

2.3天球坐标33

2.3.1赤道坐标系34

2.3.2地平坐标系35

2.3.3太阳角的计算36

2.4太阳辐射量37

2.4.1大气层外的太阳辐射38

2.4.2到达地表的太阳辐照度41

2.4.3地表倾斜面上的小时太阳辐照量44

2.4.4地表倾斜面上的月平均太阳辐照量49

参考文献52

练习题53

第3章 晶体硅太阳电池的基本原理54

3.1太阳电池的分类54

3.1.1按基体材料分54

3.1.2按电池结构分55

3.1.3按用途分56

3.2太阳电池的工作原理56

3.2.1半导体56

3.2.2能带结构57

3.2.3本征半导体、掺杂半导体58

3.2.4 P型和N型半导体60

3.2.5 P-N结61

3.2.6光生伏特效应62

3.2.7太阳电池的基本工作原理63

3.2.8晶体硅太阳电池的结构63

3.3太阳能电池的电学特性64

3.3.1标准测试条件64

3.3.2太阳电池等效电路64

3.3.3太阳电池的主要技术参数66

3.3.4影响太阳电池转换效率的因素71

参考文献73

练习题74

第4章 薄膜太阳电池75

4.1概述75

4.2非晶硅太阳电池76

4.2.1非晶硅太阳电池发展简史76

4.2.2非晶硅太阳电池结构77

4.2.3非晶硅太阳电池的衰减及可靠性82

4.2.4非晶硅薄膜电池的制造84

4.2.5非晶硅薄膜电池的产业化情况86

4.3碲化镉（CdTe）太阳电池88

4.3.1 CdTe材料与太阳电池特点88

4.3.2 CdTe薄膜太阳电池的结构89

4.3.3 CdTe薄膜太阳电池的制造89

4.3.4 CdTe薄膜太阳电池产业化情况92

4.4铜铟镓硒（GIGS）太阳电池92

4.4.1 CIGS太阳电池的特点93

4.4.2 CIGS太阳电池的结构93

4.4.3 CIGS薄膜太阳电池的制造94

4.4.4 CIGS薄膜太阳电池的产业化情况97

4.5染料敏化（Dye- sensitized）太阳电池98

4.6有机半导体太阳电池99

4.7薄膜太阳电池的市场发展前景99

参考文献102

练习题102

第5章 聚光太阳电池103

5.1聚光光伏发电的特点103

5.1.1聚光光伏发电的优点103

5.1.2聚光光伏发电的缺点105

5.2聚光光伏部件105

5.2.1聚光太阳电池105

5.2.2聚光器106

5.2.3太阳跟踪器110

5.2.4散热系统111

5.3聚光光伏系统112

5.3.1低倍聚光系统（LCPV）114

5.3.2中倍聚光系统（MCPV）115

5.3.3高倍聚光系统（HCPV）115

5.4聚光光伏发电前景118

参考文献119

练习题120

第6章 太阳电池的制造121

6.1硅材料制备121

6.1.1三氯氢硅法122

6.1.2流化床反应炉法123

6.1.3硅烷（SiH4）热分解法123

6.2单晶硅制备124

6.2.1直拉单晶法124

6.2.2区熔法125

6.2.3磁拉法125

6.3多晶硅的制备126

6.3.1铸锭多晶硅126

6.3.2硅带法128

6.3.3准单晶技术简介129

6.4硅片的制备129

6.4.1切片129

6.4.2表面处理130

6.5晶体硅太阳电池的制造131

6.5.1制作绒面131

6.5.2扩散制结133

6.5.3去边（刻蚀）137

6.5.4去磷硅玻璃138

6.5.5制作减反射膜138

6.5.6制作电极140

6.5.7太阳电池性能测试141

6.6太阳电池组件的封装142

6.6.1太阳电池组件封装材料143

6.6.2太阳电池组件封装工序145

参考文献148

练习题148

第7章 光伏系统部件149

7.1太阳电池方阵149

7.2二极管149

7.3储能装置150

7.3.1主要储能技术150

7.3.2蓄电池155

7.4控制器164

7.4.1控制器的类型164

7.4.2控制器的主要功能165

7.4.3控制器的主要技术指标166

7.5逆变器167

7.5.1逆变器的分类167

7.5.2逆变器的技术性能168

7.5.3光伏并网逆变器169

参考文献174

练习题175

第8章 光伏系统的设计176

8.1光伏系统设计的总体目标176

8.2并网光伏系统的设计176

8.2.1并网光伏系统的容量设计177

8.2.2并网光伏系统与电网的连接184

8.2.3并网光伏系统设计的大致步骤188

8.3离网光伏系统的设计190

8.3.1离网光伏系统优化设计的基本原则190

8.3.2技术条件191

8.3.3方阵倾角的选择193

8.3.4均衡性负载光伏系统设计194

8.3.5季节性负载光伏系统设计200

8.3.6特殊要求负载光伏系统设计201

8.4光伏系统的硬件设计201

8.4.1现场总体布置201

8.4.2配电房及电气设计205

8.4.3辅助设备的选配206

8.5其他设计207

参考文献207

练习题208

第9章 光伏系统的安装、调试及维护209

9.1对光伏系统安装人员的要求209

9.1.1光伏系统安装人员的条件209

9.1.2北美光伏系统安装人员合格考试内容209

9.2光伏系统的安装210

9.2.1系统安装前的准备211

9.2.2太阳电池方阵的安装211

9.2.3控制器和逆变器等电气设备的安装214

9.2.4蓄电池组的安装216

9.3光伏系统的调试217

9.3.1调试前的准备工作217

9.3.2方阵调试217

9.3.3控制器调试218

9.3.4离网逆变器调试219

9.3.5并网逆变控制器调试219

9.4光伏系统的维护及管理221

9.4.1日常维护222

9.4.2定期检查222

参考文献229

练习题229

第10章 光伏系统的应用230

10.1光伏系统的类型230

10.1.1离网非户用系统230

10.1.2离网户用系统242

10.1.3分布式并网系统243

10.1.4集中式并网系统244

10.1.5混合系统248

10.2光伏组件的特殊应用248

10.2.1光伏与建筑一体化249

10.2.2光伏声屏障系统253

10.3空间光伏电站255

参考文献257

练习题258

第11章 光伏发电的效益分析259

11.1光伏发电的经济效益259

11.1.1光伏发电成本259

11.1.2光伏发电成本的历史及展望265

11.2光伏发电的能量偿还时间268

11.2.1能量偿还时间（EPBT）268

11.2.2国外分析综述268

11.2.3相关参数的计算方法277

11.3光伏发电减少CO2排放量280

11.3.1发电排放的温室气体280

11.3.2 CO2排放指数280

11.3.3光伏减排CO2潜力285

11.4光伏发电的其他效益287

参考文献289

练习题289