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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8

1.2 太阳能发电的特点9

1.2.1 太阳能发电的优点9

1.2.2 太阳能发电的缺点10

1.2.3 太阳能发电的类型10

1.3 近年来世界光伏产业的发展状况11

1.3.1 太阳电池生产11

1.3.2 光伏应用市场13

1.4 中国光伏产业的发展15

1.5 部分国家和国际组织发展光伏发电的规划和展望16

1.5.1 日本16

1.5.2 欧盟17

1.5.3 国际光伏技术路线图（ITRPV）指导委员会19

1.5.4 美国19

1.5.5 中国20

1.5.6 国际能源署（IEA）21

练习题24

第2章 太阳辐射25

2.1 太阳概况25

2.2 日地运动27

2.2.1 地球概况27

2.2.2 真太阳时27

2.2.3 日出和日落规律29

2.3 天球坐标29

2.3.1 赤道坐标系30

2.3.2 地平坐标系31

2.3.3 太阳角的计算32

2.4 跟踪平面的角度35

2.5 太阳辐射量37

2.5.1 大气层外的太阳辐射37

2.5.2 到达地表的太阳辐照度40

2.5.3 地表倾斜面上的小时太阳辐照量44

2.5.4 地表倾斜面上的月平均太阳辐照量47

练习题52

第3章 晶体硅太阳电池的基本原理53

3.1 太阳电池的分类53

3.1.1 按照基体材料分类53

3.1.2 按照电池结构分类55

3.1.3 按用途分类55

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 N型和P型半导体59

3.2.5 P-N结60

3.2.6 光生伏特效应61

3.2.7 太阳电池光电转换原理62

3.2.8 晶体硅太阳电池的结构63

3.3 太阳电池的电学特性64

3.3.1 标准测试条件64

3.3.2 太阳电池等效电路65

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72

练习题76

第4章 薄膜太阳电池77

4.1 概述77

4.2 非晶硅太阳电池78

4.2.1 非晶硅太阳电池发展简史78

4.2.2 非晶硅电池结构79

4.2.3 非晶硅薄膜电池的制造85

4.2.4 非晶硅薄膜电池的产业化情况85

4.3 蹄化镉（CdTe）电池85

4.3.1 CdTe材料与电池特点86

4.3.2 CdTe电池的结构86

4.3.3 CdTe薄膜太阳电池的制造87

4.3.4 CdTe薄膜电池产业化情况89

4.4 铜铟镓硒太阳电池90

4.4.1 铜铟镓硒太阳电池的特点90

4.4.2 CIGS薄膜电池的结构91

4.4.3 CIGS薄膜电池的制造91

4.4.4 CIGS薄膜太阳电池产业化情况94

4.5 钙钛矿太阳电池96

4.6 染料敏化太阳电池99

4.7 有机半导体太阳电池101

4.8 薄膜太阳电池市场及发展前景101

练习题103

第5章 聚光与跟踪104

5.1 聚光光伏发电104

5.1.1 聚光光伏发电的优缺点104

5.1.2 聚光光伏部件105

5.1.3 聚光光伏系统113

5.1.4 聚光光伏发电现状118

5.2 太阳能跟踪系统119

5.2.1 跟踪器的分类119

5.2.2 跟踪系统的应用123

练习题126

第6章 太阳电池的制造127

6.1 硅材料制备127

6.1.1 金属硅的制备127

6.1.2 高纯多晶硅的制备128

6.2 晶硅生长技术132

6.2.1 单晶硅生长技术132

6.2.2 铸造多晶法134

6.2.3 铸造单晶法137

6.3 晶硅加工技术138

6.3.1 晶硅的切方138

6.3.2 晶硅的切片139

6.4 晶硅太阳电池制造技术139

6.4.1 表面织构化139

6.4.2 扩散制结142

6.4.3 边缘隔离144

6.4.4 去磷硅玻璃144

6.4.5 沉积减反射膜144

6.4.6 丝网印刷电极146

6.4.7 高温烧结146

6.4.8 太阳电池的I-V特性测试147

6.5 太阳电池组件的封装148

6.5.1 太阳电池组件封装材料149

6.5.2 太阳电池组件封装工序150

练习题153

第7章 光伏发电系统部件155

7.1 光伏方阵155

7.2 二极管156

7.3 储能设备157

7.3.1 主要储能技术157

7.3.2 蓄电池162

7.4 控制器168

7.4.1 控制器的类型169

7.4.2 控制器的主要功能170

7.4.3 控制器的主要技术指标171

7.5 光伏并网逆变器172

练习题179

第8章 光伏发电系统的设计180

8.1 光伏发电系统的总体目标180

8.2 并网光伏发电系统的设计181

8.2.1 并网光伏发电系统的容量设计181

8.2.2 并网光伏电站与电网的连接189

8.2.3 并网光伏发电系统设计的基本流程194

8.3 离网光伏发电系统设计197

8.3.1 离网光伏发电系统优化设计总体要求197

8.3.2 技术条件197

8.3.3 光伏方阵倾角的选择200

8.3.4 均衡性负载的光伏发电系统设计201

8.3.5 季节性负载的光伏发电系统设计208

8.3.6 特殊要求负载的光伏发电系统设计208

8.4 光伏发电系统的硬件设计209

8.4.1 站区布置209

8.4.2 配电房及电气设计213

8.4.3 辅助设备的选配214

8.5 其他设计214

练习题216

第9章 光伏工程的施工、验收及维护218

9.1 光伏发电系统的安装218

9.1.1 系统安装前的准备218

9.1.2 光伏方阵的安装219

9.1.3 控制器和逆变器等电气设备的安装221

9.1.4 蓄电池组的安装224

9.2 光伏发电系统的调试225

9.2.1 调试前的准备工作225

9.2.2 光伏方阵调试225

9.2.3 控制器调试226

9.2.4 离网逆变器调试227

9.2.5 并网逆变控制器的调试227

9.3 光伏发电工程的验收231

9.3.1 单位工程验收232

9.3.2 工程启动验收232

9.3.3 工程试运和移交生产验收233

9.3.4 工程竣工验收233

9.4 光伏发电系统的维护及管理233

9.4.1 日常维护233

9.4.2 定期检查234

练习题235

第10章 光伏系统的应用236

10.1 光伏系统的分类236

10.1.1 微型光伏系统236

10.1.2 离网户用系统238

10.1.3 离网非户用系统239

10.1.4 分布式并网系统249

10.1.5 集中式并网系统259

10.1.6 混合光伏系统262

10.2 空间光伏电站263

练习题266

第11章 光伏发电的效益分析267

11.1 光伏发电的经济效益267

11.1.1 光伏发电成本267

11.1.2 光伏发电成本的历史及展望273

11.2 光伏发电的能量偿还时间275

11.2.1 能量偿还时间275

11.2.2 国外情况分析综述276

11.2.3 相关参数的计算方法281

11.3 光伏发电减少CO2排放量284

11.3.1 发电排放的温室气体284

11.3.2 CO2排放因子285

11.3.3 光伏减排CO2潜力287

11.4 光伏发电其他效益289

练习题293