本书旨在全面介绍光伏发电的基础知识，着重于光伏发电系统的应用。光伏发电技术更新迭代速度快，为反映当前光伏发电技术的进展，本书在第3版的基础上，重点更新了晶硅太阳电池制造工艺和高效电池技术相关内容，新增了光伏组件制造新工艺，增加了钙钛矿太阳电池的技术进展，详细介绍了磷酸铁锂电池技术，阐述了光伏发电系统应用新发展和新技术。各章后面带有参考文献和练习题。本书可作为有关研究机构和高等院校师生的教学参考用书，也可供太阳能光伏企业的管理和工程技术人员以及科技爱好者参考。
研究员，国务院特殊津贴专家，上海市优秀技术带头人。曾任上海空间电源研究所副所长，上海太阳能科技有限公司总经理，上海市太阳能工程技术研究中心主任，上海神舟新能源发展有限公司总经理。现任华东理工大学教授，上海市太阳能学会副理事长，西藏自治区太阳能学会副理事长，中国可再生能源学会光伏专委会委员，长三角太阳能光伏技术创新中心副主任。长期从事光伏领域新材料、新工艺、新器件、新装备和产业化新技术的研究与开发。授权发明专利20余项，其中多项发明专利被行业广泛应用。多次荣获国家及省部级科技进步奖。
目 录
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3
1.1.3 常规电网的局限性4
1.2 太阳能发电的特点5
1.2.1 太阳能发电的优点5
1.2.2 太阳能发电的缺点6
1.2.3 太阳能发电的类型6
1.3 近年来世界光伏产业的发展状况7
1.3.1 太阳电池生产7
1.3.2 光伏应用市场9
1.4 中国光伏产业的发展12
1.4.1 中国光伏发电历程12
1.4.2 中国光伏产业现状13
练习题16
第2章 太阳辐射17
2.1 太阳概况17
2.2 日地运动18
2.2.1 地球概况18
2.2.2 真太阳时19
2.2.3 日出和日落规律20
2.3 天球坐标21
2.3.1 赤道坐标系21
2.3.2 太阳角的计算23
2.4 跟踪平面的角度26
2.5 太阳辐射量27
2.5.1 大气层外的太阳辐射28
2.5.2 到达地表的太阳辐照度31
2.5.3 地表倾斜面上的小时太阳辐照量34
2.5.4 地表倾斜面上的月平均太阳辐照量37
练习题42
第3章 晶硅太阳电池的基本原理43
3.1 太阳电池的分类43
3.1.1 按照基体材料分类43
3.1.2 按照电池结构分类45
3.1.3 按用途分类45
3.2 太阳电池的工作原理46
3.2.1 半导体46
3.2.2 能带结构46
3.2.3 本征半导体、掺杂半导体47
3.2.4 n型和p型半导体49
3.2.5 p-n结50
3.2.6 光生伏特效应51
3.2.7 太阳电池基本工作原理52
3.2.8 晶硅太阳电池的结构52
3.3 太阳电池的电学特性53
3.3.1 标准测试条件53
3.3.2 太阳电池等效电路53
3.3.3 太阳电池的主要技术参数55
3.3.4 影响太阳电池转换效率的因素60
练习题64
第4章 晶硅太阳电池的制造65
4.1 硅材料的制备65
4.1.1 金属硅的制备65
4.1.2 高纯多晶硅的制备66
4.2 硅锭的制备69
4.2.1 单晶硅棒的制备69
4.2.2 多晶硅锭的制备73
4.2.3 类（准）单晶硅锭的制备75
4.3 硅片的制备76
4.3.1 单晶硅片的制备76
4.3.2 多晶硅片的制备77
4.3.3 线切割技术78
4.4 晶硅太阳电池的制造79
4.4.1 表面织构化81
4.4.2 扩散制结83
4.4.3 选择性发射极技术85
4.4.4 边缘刻蚀85
4.4.5 沉积背钝化膜86
4.4.6 沉积减反射膜87
4.4.7 激光开槽（孔）88
4.4.8 印刷电极89
4.4.9 烧结工艺89
4.4.10 光（电）注入退火90
4.4.11 电性能测试90
4.5 高效晶硅太阳电池技术91
4.5.1 TOPCon太阳电池91
4.5.2 HJT太阳电池91
4.5.3 IBC太阳电池92
4.5.4 MWT太阳电池93
练习题94
第5章 晶硅光伏组件的制造95
5.1 光伏组件的结构95
5.2 光伏组件封装材料96
5.3 光伏组件工艺流程100
5.4 高效组件技术102
5.5 组件安全认证105
5.5.1 主要认证标准105
5.5.2 可靠性测试项目108
练习题111
第6章 薄膜太阳电池112
6.1 概述112
6.2 非晶硅太阳电池113
6.2.1 非晶硅太阳电池发展简史113
6.2.2 非晶硅太阳电池结构114
6.2.3 非晶硅太阳电池的制造118
6.2.4 非晶硅太阳电池的产业化情况119
6.3 碲化镉（CdTe）太阳电池119
6.3.1 CdTe材料与电池特点119
6.3.2 CdTe太阳电池的结构120
6.3.3 CdTe太阳电池的制造120
6.3.4 CdTe太阳电池产业化情况123
6.4 铜铟镓硒（CIGS）太阳电池123
6.4.1 CIGS太阳电池的特点123
6.4.2 CIGS太阳电池的结构124
6.4.3 CIGS太阳电池的制造125
6.4.4 CIGS太阳电池产业化情况127
6.5 钙钛矿太阳电池（Perovskite Solar Cells）129
6.5.1 钙钛矿太阳电池发电原理及特点130
6.5.2 单结钙钛矿太阳电池133
6.5.3 钙钛矿叠层太阳电池138
6.5.4 钙钛矿太阳电池的产业化及其应用展望143
6.6 染料敏化太阳电池（Dye Sensitized Solar Cell，DSC）155
6.7 有机半导体太阳电池157
6.8 薄膜太阳电池市场及发展前景158
练习题162
第7章 光伏发电系统部件163
7.1 光伏方阵163
7.2 二极管164
7.3 储能设备164
7.3.1 主要储能技术165
7.3.2 磷酸铁锂电池170
7.4 锂离子储能系统174
7.4.1 磷酸铁锂电池储能系统分析174
7.4.2 储能锂电池管理系统（BMS）176
7.5 光伏并网逆变器177
练习题184
第8章 聚光与跟踪185
8.1 聚光光伏发电185
8.1.1 聚光光伏发电的优缺点185
8.1.2 聚光光伏部件186
8.1.3 聚光光伏系统193
8.1.4 聚光光伏发电现状198
8.2 太阳能跟踪器198
8.2.1 跟踪器的分类199
8.2.2 太阳能跟踪器的组成204
8.2.3 太阳能跟踪器的应用204
练习题206
第9章 光伏发电项目的建设207
9.1 光伏发电系统的设计207
9.1.1 光伏发电系统的总体目标207
9.1.2 并网光伏发电系统的设计208
9.1.3 离网光伏发电系统设计224
9.1.4 光伏发电系统的硬件设计234
9.1.5 其他设计239
9.2 光伏发电系统的施工245
9.2.1 系统安装前的准备245
9.2.2 光伏方阵的安装245
9.2.3 控制器和逆变器等电气设备的安装250
9.2.4 电气一次设备的安装252
9.2.5 电气二次设备的安装253
9.2.6 防雷和接地253
9.2.7 蓄电池组的安装253
9.2.8 光伏发电系统的调试254
9.3 光伏发电工程的验收254
9.3.1 单位工程验收255
9.3.2 工程启动验收256
9.3.3 工程试运和移交生产验收256
9.3.4 工程竣工验收256
练习题257
第10章 光伏发电系统的应用259
10.1 光伏发电系统的分类259
10.1.1 并网系统259
10.1.2 离网系统261
10.1.3 混合系统261
10.2 光伏系统的应用场景263
10.2.1 光伏照明263
10.2.2 光伏交通264
10.2.3 光伏农业267
10.2.4 光伏建筑268
10.2.5 水面光伏270
10.2.6 其他应用场景271
10.3 空间光伏电站273
练习题275
第11章 光伏发电的效益分析276
11.1 光伏发电的经济效益276
11.1.1 成本计算方法276
11.1.2 影响成本的因素278
11.1.3 光伏发电成本的历史及展望281
11.2 光伏发电的环境效益283
11.2.1 光伏发电的能量偿还时间283
11.2.2 光伏发电减少CO2排放量286
11.3 光伏发电的其他效益289
11.3.1 增加就业岗位289
11.3.2 节省燃料289
11.3.3 减少输电损失290
11.3.4 安全的能源供应290
练习题292
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