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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3

1.1.3 常规电网的局限性4

1.2 太阳能发电的特点4

1.2.1 太阳能发电的优点4

1.2.2 太阳能发电的缺点4

1.3 近年来世界光伏产业的发展状况5

1.3.1 太阳电池的生产5

1.3.2 光伏应用市场8

1.4 中国光伏产业的发展10

1.5 部分国家（地区）发展光伏发电的规划和展望11

1.5.1 日本11

1.5.2 欧盟12

1.5.3 美国15

1.5.4 中国18

第2章 太阳辐射19

2.1 太阳概况19

2.2 日地运动20

2.3 日出和日落规律21

2.4 天球坐标21

2.4.1 赤道坐标系21

2.4.2 地平坐标系23

2.4.3 太阳角的计算23

2.4.4 两排方阵之间的距离25

2.5 太阳辐射量26

2.5.1 大气层外的太阳辐射27

2.5.2 到达地表的太阳辐照度29

2.5.3 地表倾斜面上的小时太阳辐照量32

2.5.4 地表倾斜面上的月平均太阳辐照量37

第3章 晶体硅太阳电池的工作原理41

3.1 太阳电池的分类41

3.1.1 按基体材料分41

3.1.2 按电池结构分44

3.1.3 按用途分44

3.2 太阳电池的工作原理45

3.2.1 半导体45

3.2.2 P型和N型半导体46

3.2.3 P-N结47

3.2.4 内光电效应48

3.2.5 太阳电池基本工作原理49

3.2.6 晶体硅太阳电池的结构49

3.3 太阳能电池的电学特性50

3.3.1 标准测试条件50

3.3.2 太阳电池等效电路50

3.3.3 太阳电池的主要技术参数51

3.4 提高太阳电池效率的一些方法56

3.4.1 最大功率跟踪56

3.4.2 聚光58

第4章 薄膜太阳电池62

4.1 概述62

4.2 非晶硅太阳电池63

4.2.1 非晶硅薄膜65

4.2.2 非晶硅太阳电池结构66

4.2.3 P-I-N型非晶硅太阳电池工作原理67

4.2.4 非晶硅太阳电池设计68

4.2.5 大面积非晶硅太阳电池69

4.2.6 非晶硅太阳电池的衰减及可靠性70

4.3 其他薄膜太阳电池74

4.3.1 纳米硅及多晶硅薄膜太阳电池75

4.3.2 化合物薄膜太阳电池75

4.3.3 染料敏化太阳电池77

4.3.4 有机半导体太阳电池78

4.4 叠层／多结叠层及渐变带隙太阳电池78

4.4.1 改进非晶硅电池性能的措施78

4.4.2 叠层非晶硅太阳电池79

4.4.3 渐变带隙纳米硅太阳电池81

4.5 集成型非晶硅太阳电池84

4.5.1 集成型非晶硅太阳电池的特点84

4.5.2 集成型非晶硅太阳电池的结构85

4.5.3 集成型非晶硅太阳电池的设计原则85

4.5.4 集成型非晶硅太阳电池的工艺86

4.6 薄膜太阳电池的发展机遇87

第5章 太阳电池的制造89

5.1 硅材料制备89

5.1.1 四氯化硅法89

5.1.2 三氯氢硅法89

5.1.3 硅烷法90

5.2 多晶硅的制备91

5.3 单晶硅的制备91

5.3.1 直拉单晶法91

5.3.2 区熔法92

5.3.3 磁拉法92

5.4 片状硅（带硅）制备92

5.5 晶体硅太阳电池制造92

5.5.1 原材料切割93

5.5.2 表面处理94

5.5.3 制作绒面94

5.5.4 扩散制结97

5.5.5 去边（刻蚀）99

5.5.6 去磷硅玻璃100

5.5.7 制作减反射膜101

5.5.8 制作电极103

5.5.9 太阳电池性能测试104

5.6 高效太阳电池工艺简介106

5.6.1 单晶硅高效电池106

5.6.2 多晶硅高效电池108

5.7 太阳电池组件的封装109

5.7.1 太阳电池组件封装材料111

5.7.2 太阳电池组件封装工序112

第6章 光伏系统部件116

6.1 太阳电池方阵116

6.1.1 太阳电池方阵的结构116

6.1.2 太阳电池组件连接的原则116

6.2 二极管117

6.3 蓄电池118

6.3.1 铅酸蓄电池118

6.3.2 免维护铅酸蓄电池121

6.3.3 胶体蓄电池121

6.3.4 镍镉电池122

6.3.5 镍氢电池124

6.3.6 蓄电池的性能参数124

6.4 控制器129

6.5 逆变器131

6.5.1 逆变器的分类131

6.5.2 逆变器的技术性能131

6.5.3 光伏并网逆变器132

第7章 光伏系统的应用139

7.1 光伏系统的类型139

7.1.1 离网非户用系统139

7.1.2 离网户用系统157

7.1.3 分布式并网系统158

7.1.4 集中式并网系统158

7.1.5 混合系统162

7.2 光伏组件的特殊应用164

7.2.1 光伏与建筑一体化164

7.2.2 光伏声屏障系统167

7.3 空间光伏电站170

第8章 光伏系统的设计174

8.1 光伏系统容量的设计174

8.1.1 优化设计的基本原则174

8.1.2 技术条件174

8.1.3 方阵倾角的选择176

8.1.4 均衡性负载光伏系统设计179

8.1.5 季节性负载光伏系统设计186

8.1.6 特殊要求负载光伏系统设计188

8.1.7 并网光伏系统的设计189

8.2 光伏系统的机械结构设计191

8.2.1 确定现场布置191

8.2.2 设计方阵支架192

8.2.3 设计安排配电房192

8.3 电气设计192

8.4 辅助设备选配192

8.5 热环境设计193

8.6 其他设计194

第9章 光伏系统的安装、调试及维护195

9.1 光伏系统的安装195

9.1.1 太阳电池方阵的安装195

9.1.2 控制器和逆变器等电气设备的安装197

9.1.3 蓄电池组的安装199

9.2 光伏系统的调试200

9.2.1 调试前的准备工作200

9.2.2 方阵调试201

9.2.3 控制器调试201

9.2.4 离网逆变器调试202

9.2.5 并网逆变控制器调试202

9.3 光伏系统的维护及管理204

9.3.1 日常维护205

9.3.2 定期检查205

第10章 光伏发电的效益分析207

10.1 光伏发电的能量偿还时间207

10.1.1 概述207

10.1.2 国外分析综述208

10.1.3 相关参数的计算219

10.2 光伏系统减少CO2排放量221

10.2.1 发电排放的温室气体221

10.2.2 CO2排放指数222

10.2.3 光伏减排CO2潜力225

10.3 增加就业岗位226

附录 光伏优化设计软件介绍228

参考文献233