太陽能光伏發(fā)電應用技術（第4版）

目　　錄
第1章 緒論 1
1.1 開發(fā)利用太陽能的重要意義 1
1.1.1 化石燃料正面臨逐漸枯竭的危機局面 1
1.1.2 保護生態(tài)環(huán)境逐漸受到人們的重視 3
1.1.3 常規(guī)電網(wǎng)的局限性 4
1.2 太陽能發(fā)電的特點 5
1.2.1 太陽能發(fā)電的優(yōu)點 5
1.2.2 太陽能發(fā)電的缺點 6
1.2.3 太陽能發(fā)電的類型 6
1.3 近年來世界光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展狀況 7
1.3.1 太陽電池生產(chǎn) 7
1.3.2 光伏應用市場 9
1.4 中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展 12
1.4.1 中國光伏發(fā)電歷程 12
1.4.2 中國光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀 13
練習題 16
第2章 太陽輻射 17
2.1 太陽概況 17
2.2 日地運動 18
2.2.1 地球概況 18
2.2.2 真太陽時 19
2.2.3 日出和日落規(guī)律 20
2.3 天球坐標 21
2.3.1 赤道坐標系 21
2.3.2 太陽角的計算 23
2.4 跟蹤平面的角度 26
2.5 太陽輻射量 27
2.5.1 大氣層外的太陽輻射 28
2.5.2 到達地表的太陽輻照度 31
2.5.3 地表傾斜面上的小時太陽輻照量 34
2.5.4 地表傾斜面上的月平均太陽輻照量 37
練習題 42
第3章 晶硅太陽電池的基本原理 43
3.1 太陽電池的分類 43
3.1.1 按照基體材料分類 43
3.1.2 按照電池結構分類 45
3.1.3 按用途分類 45
3.2 太陽電池的工作原理 46
3.2.1 半導體 46
3.2.2 能帶結構 46
3.2.3 本征半導體、摻雜半導體 47
3.2.4 n型和p型半導體 49
3.2.5 p-n結 50
3.2.6 光生伏特效應 51
3.2.7 太陽電池基本工作原理 52
3.2.8 晶硅太陽電池的結構 52
3.3 太陽電池的電學特性 53
3.3.1 標準測試條件 53
3.3.2 太陽電池等效電路 53
3.3.3 太陽電池的主要技術參數(shù) 55
3.3.4 影響太陽電池轉換效率的因素 60
練習題 64
第4章 晶硅太陽電池的制造 65
4.1 硅材料的制備 65
4.1.1 金屬硅的制備 65
4.1.2 高純多晶硅的制備 66
4.2 硅錠的制備 69
4.2.1 單晶硅棒的制備 69
4.2.2 多晶硅錠的制備 73
4.2.3 類（準）單晶硅錠的制備 75
4.3 硅片的制備 76
4.3.1 單晶硅片的制備 76
4.3.2 多晶硅片的制備 77
4.3.3 線切割技術 78
4.4 晶硅太陽電池的制造 79
4.4.1 表面織構化 81
4.4.2 擴散制結 83
4.4.3 選擇性發(fā)射極技術 85
4.4.4 邊緣刻蝕 85
4.4.5 沉積背鈍化膜 86
4.4.6 沉積減反射膜 87
4.4.7 激光開槽（孔） 88
4.4.8 印刷電極 89
4.4.9 燒結工藝 89
4.4.10 光（電）注入退火 90
4.4.11 電性能測試 90
4.5 高效晶硅太陽電池技術 91
4.5.1 TOPCon太陽電池 91
4.5.2 HJT太陽電池 91
4.5.3 IBC太陽電池 92
4.5.4 MWT太陽電池 93
練習題 94
第5章 晶硅光伏組件的制造 95
5.1 光伏組件的結構 95
5.2 光伏組件封裝材料 96
5.3 光伏組件工藝流程 100
5.4 高效組件技術 102
5.5 組件安全認證 105
5.5.1 主要認證標準 105
5.5.2 可靠性測試項目 108
練習題 111
第6章 薄膜太陽電池 112
6.1 概述 112
6.2 非晶硅太陽電池 113
6.2.1 非晶硅太陽電池發(fā)展簡史 113
6.2.2 非晶硅太陽電池結構 114
6.2.3 非晶硅太陽電池的制造 118
6.2.4 非晶硅太陽電池的產(chǎn)業(yè)化情況 119
6.3 碲化鎘（CdTe）太陽電池 119
6.3.1 CdTe材料與電池特點 119
6.3.2 CdTe太陽電池的結構 120
6.3.3 CdTe太陽電池的制造 120
6.3.4 CdTe太陽電池產(chǎn)業(yè)化情況 123
6.4 銅銦鎵硒（CIGS）太陽電池 123
6.4.1 CIGS太陽電池的特點 123
6.4.2 CIGS太陽電池的結構 124
6.4.3 CIGS太陽電池的制造 125
6.4.4 CIGS太陽電池產(chǎn)業(yè)化情況 127
6.5 鈣鈦礦太陽電池（Perovskite Solar Cells） 129
6.5.1 鈣鈦礦太陽電池發(fā)電原理及特點 130
6.5.2 單結鈣鈦礦太陽電池 133
6.5.3 鈣鈦礦疊層太陽電池 138
6.5.4 鈣鈦礦太陽電池的產(chǎn)業(yè)化及其應用展望 143
6.6 染料敏化太陽電池（Dye Sensitized Solar Cell，DSC） 155
6.7 有機半導體太陽電池 157
6.8 薄膜太陽電池市場及發(fā)展前景 158
練習題 162
第7章 光伏發(fā)電系統(tǒng)部件 163
7.1 光伏方陣 163
7.2 二極管 164
7.3 儲能設備 164
7.3.1 主要儲能技術 165
7.3.2 磷酸鐵鋰電池 170
7.4 鋰離子儲能系統(tǒng) 174
7.4.1 磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)分析 174
7.4.2 儲能鋰電池管理系統(tǒng)（BMS） 176
7.5 光伏并網(wǎng)逆變器 177
練習題 184
第8章 聚光與跟蹤 185
8.1 聚光光伏發(fā)電 185
8.1.1 聚光光伏發(fā)電的優(yōu)缺點 185
8.1.2 聚光光伏部件 186
8.1.3 聚光光伏系統(tǒng) 193
8.1.4 聚光光伏發(fā)電現(xiàn)狀 198
8.2 太陽能跟蹤器 198
8.2.1 跟蹤器的分類 199
8.2.2 太陽能跟蹤器的組成 204
8.2.3 太陽能跟蹤器的應用 204
練習題 206
第9章 光伏發(fā)電項目的建設 207
9.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計 207
9.1.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的總體目標 207
9.1.2 并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的設計 208
9.1.3 離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)設計 224
9.1.4 光伏發(fā)電系統(tǒng)的硬件設計 234
9.1.5 其他設計 239
9.2 光伏發(fā)電系統(tǒng)的施工 245
9.2.1 系統(tǒng)安裝前的準備 245
9.2.2 光伏方陣的安裝 245
9.2.3 控制器和逆變器等電氣設備的安裝 250
9.2.4 電氣一次設備的安裝 252
9.2.5 電氣二次設備的安裝 253
9.2.6 防雷和接地 253
9.2.7 蓄電池組的安裝 253
9.2.8 光伏發(fā)電系統(tǒng)的調試 254
9.3 光伏發(fā)電工程的驗收 254
9.3.1 單位工程驗收 255
9.3.2 工程啟動驗收 256
9.3.3 工程試運和移交生產(chǎn)驗收 256
9.3.4 工程竣工驗收 256
練習題 257
第10章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的應用 259
10.1 光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類 259
10.1.1 并網(wǎng)系統(tǒng) 259
10.1.2 離網(wǎng)系統(tǒng) 261
10.1.3 混合系統(tǒng) 261
10.2 光伏系統(tǒng)的應用場景 263
10.2.1 光伏照明 263
10.2.2 光伏交通 264
10.2.3 光伏農(nóng)業(yè) 267
10.2.4 光伏建筑 268
10.2.5 水面光伏 270
10.2.6 其他應用場景 271
10.3 空間光伏電站 273
練習題 275
第11章 光伏發(fā)電的效益分析 276
11.1 光伏發(fā)電的經(jīng)濟效益 276
11.1.1 成本計算方法 276
11.1.2 影響成本的因素 278
11.1.3 光伏發(fā)電成本的歷史及展望 281
11.2 光伏發(fā)電的環(huán)境效益 283
11.2.1 光伏發(fā)電的能量償還時間 283
11.2.2 光伏發(fā)電減少CO2排放量 286
11.3 光伏發(fā)電的其他效益 289
11.3.1 增加就業(yè)崗位 289
11.3.2 節(jié)省燃料 289
11.3.3 減少輸電損失 290
11.3.4 安全的能源供應 290
練習題 292