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第1章 太阳能电池的基本原理和分类1

1.1 绪论1

1.2 太阳能电池的基本原理3

1.2.1 太阳能电池的物理原理4

1.2.2 太阳能电池的伏安特性5

1.2.3 寄生电阻的影响7

1.2.4 光学损失和复合损失8

1.3 太阳常数和大气质量10

1.4 晶硅太阳能电池的种类和技术发展11

习题15

验证性实验项目15

实验一 太阳能电池板伏安特性测试实验15

实验二 环境对光伏转换影响实验19

第2章 太阳能电池工艺及检测22

2.1 太阳能电池实验室制备22

2.1.1 磁控溅射镀膜22

2.1.2 真空蒸发镀膜25

2.2 太阳能电池产业化简介26

2.2.1 单晶硅太阳能电池26

2.2.2 多晶硅太阳能电池28

2.2.3 硅带太阳能电池29

2.3 太阳能电池的性能测试31

2.3.1 X射线衍射31

2.3.2 扫描电子显微镜31

2.3.3 X射线光电子能谱32

2.3.4 光致荧光发光谱33

2.3.5 紫外—可见光分光光度计测量薄膜透光率34

2.3.6 四探针及霍尔效应测试薄膜电学性能34

2.3.7 电化学C-V35

2.3.8 太阳能电池光谱测试系统36

习题37

验证性实验项目37

实验三 太阳能电池板的暗伏安特性测试实验37

实验四 太阳能电池光谱特性测试实验41

第3章 太阳能电池组件及聚光电池45

3.1 太阳能电池组件45

3.2 聚光太阳能电池48

3.2.1 聚光电池的基本原理48

3.2.2 聚光电池的技术参数48

3.2.3 聚光器的总类49

3.2.4 砷化镓（GaAs）电池50

3.3 太阳能聚光系统的引入52

3.3.1 追光系统概述52

3.3.2 跟踪装置55

3.3.3 四象限闭环控制系统原理56

3.3.4 开环及闭、开环相结合的追光系统原理58

习题64

验证性实验项目64

实验五 太阳能可变阻抗负载实验64

实验六 聚光太阳能能量转换实验66

综合性实验项目69

实验七 太阳能电池板逐日系统综合实验69

设计性实验项目75

实验八 直流步进电机型云台自动追光电路的设计75

实训项目80

实验九 交流24V电机双轴云台自动追光电路的设计与制作80

第4章 太阳能光伏发电系统86

4.1 太阳能光伏发电系统的工作原理86

4.2 太阳能光伏发电系统的分类86

4.3 独立太阳能光伏发电系统89

4.4 太阳能光伏并网系统91

4.4.1 太阳能光伏并网系统组成91

4.4.2 光伏并网系统逆变器要求92

4.4.3 光伏并网系统的拓扑结构93

4.5 智能微网93

4.5.1 智能微网的概念93

4.5.2 智能微网的优点93

4.5.3 智能微网运行方式94

4.5.4 智能微网关键技术95

习题96

验证性实验项目96

实验十 太阳能光伏板能量转换实验96

实验十一 太阳能负载最大输出实验100

综合性实验项目103

实验十二 太阳能光伏并网发电系统综合实验103

设计性实验项目106

实验十三 小功率光伏发电并网系统的设计106

第5章 蓄电池110

5.1 蓄电池概述110

5.2 蓄电池的基本概念111

5.2.1 蓄电池的分类111

5.2.2 蓄电池的电压111

5.2.3 蓄电池的容量111

5.3 铅酸蓄电池113

5.3.1 铅酸蓄电池的结构113

5.3.2 铅酸蓄电池的工作原理114

5.3.3 铅酸蓄电池的充放电特性116

5.4 VRLA蓄电池117

5.4.1 VRLA电池的结构117

5.4.2 VRLA蓄电池的工作原理118

5.4.3 VRLA蓄电池的密封原理118

5.4.4 VRLA电池的两大类技术——AGM电池和胶体电池119

5.4.5 VRLA蓄电池的技术特性120

5.5 锂电池122

5.5.1 锂电池的结构122

5.5.2 锂电池的工作原理123

5.5.3 锂电池的特点123

5.5.4 锂电池的使用注意事项124

5.6 蓄电池的使用和维护124

5.6.1 蓄电池与控制器的连接与安装蓄电池的注意事项124

5.6.2 充电注意事项124

5.6.3 日常的维护125

习题125

验证性实验项目125

实验十四 太阳能电池组件和蓄电池的选择125

实验十五 太阳能蓄电池性能测试实验127

第6章 控制器132

6.1 控制器的基本工作原理132

6.2 控制器的功能133

6.3 控制器的分类133

6.3.1 并联型控制器133

6.3.2 串联型控制器134

6.3.3 脉宽调制型控制器135

6.3.4 多路控制型控制器136

6.3.5 最大功率跟踪型控制器136

6.4 光伏控制器的选用137

6.4.1 光伏控制器的主要技术参数137

6.4.2 光伏控制器的主要性能特点139

6.4.3 光伏控制器的配置选型141

习题141

验证性实验项目142

实验十六 太阳能电池控制器工作原理实验142

实验十七 太阳能电池控制器充放电保护实验145

综合性实验项目149

实验十八 触摸屏技术在光伏发电监控中应用综合实验149

实训项目155

实验十九 太阳能光伏控制器设计与制作155

第7章 光伏逆变器162

7.1 逆变器电路拓扑结构162

7.1.1 单相电压型逆变器162

7.1.2 电压型三相逆变电路164

7.2 逆变器的PWM控制167

7.2.1 PWM控制的基本原理167

7.2.2 PWM逆变电路的控制方式168

7.2.3 PWM产生方法169

习题171

验证性实验项目171

实验二十 太阳能光伏逆变器工作原理分析实验171

实验二十一 太阳能光伏逆变器性能测试实验175

设计性实验项目177

实验二十二 单相并网型光伏逆变器的设计177

实训项目180

实验二十三 太阳能发电系统逆变器设计及制作180

第8章 太阳能光伏发电应用及工程实例185

8.1 太阳能光伏技术在照明领域的应用185

8.1.1 太阳能路灯结构组成185

8.1.2 太阳能路灯工作原理186

8.2 太阳能光伏技术在通信领域的应用187

8.3 太阳能光伏技术在光伏发电领域的应用188

8.3.1 大型光伏发电系统（电站）188

8.3.2 小型光伏发电系统189

8.4 太阳能光伏技术在交通领域的应用189

8.4.1 太阳能汽车和太阳能电动车189

8.4.2 太阳能游船192

8.4.3 太阳能飞机192

8.5 太阳能光伏技术在建筑领域的应用193

8.5.1 太阳能光伏建筑一体化193

8.5.2 太阳能光电幕墙195

8.5.3 光伏建筑一体化系统设计196

8.5.4 光伏建筑一体化建筑设计199

8.5.5 光伏建筑一体化光伏系统的安装与调试204

8.6 太阳能光伏技术在农业领域中的应用205

8.6.1 光伏农业概述205

8.6.2 太阳能发电在植物补光中的具体应用207

8.7 太阳能光伏技术在太空领域中的应用209

8.8 太阳能光伏技术在其他领域中的应用210

8.9 光伏发电系统工程实例211

8.9.1 10kW光伏发电系统工程设计211

8.9.2 家庭用光伏发电系统工程设计217

习题219

验证性实验项目220

实验二十四 不同负载对太阳能光伏逆变器的影响实验220

实验二十五 太阳能光伏控制器电磁兼容测试222

综合性实验项目226

实验二十六 独立光伏发电系统应用综合实验226

实验二十七 太阳能汽车应用综合实验230

设计性实验项目232

实验二十八 太阳能多功能电源充电器设计232

实验二十九 30W太阳能LED路灯电路的设计236

实验三十 太阳能光伏发电系统的设计与制作242

参考文献246