本書旨在全面介紹光伏發電的基礎知識，著重于光伏發電系統的應用。光伏發電技術更新迭代速度快，為反映當前光伏發電技術的進展，本書在第3版的基礎上，重點更新了晶硅太陽電池制造工藝和高效電池技術相關內容，新增了光伏組件制造新工藝，增加了鈣鈦礦太陽電池的技術進展，詳細介紹了磷酸鐵鋰電池技術，闡述了光伏發電系統應用新發展和新技術。各章后面帶有參考文獻和練習題。本書可作為有關研究機構和高等院校師生的教學參考用書，也可供太陽能光伏企業的管理和工程技術人員以及科技愛好者參考。
研究員，國務院特殊津貼專家，上海市優秀技術帶頭人。曾任上海空間電源研究所副所長，上海太陽能科技有限公司總經理，上海市太陽能工程技術研究中心主任，上海神舟新能源發展有限公司總經理。現任華東理工大學教授，上海市太陽能學會副理事長，西藏自治區太陽能學會副理事長，中國可再生能源學會光伏專委會委員，長三角太陽能光伏技術創新中心副主任。長期從事光伏領域新材料、新工藝、新器件、新裝備和產業化新技術的研究與開發。授權發明專利20余項，其中多項發明專利被行業廣泛應用。多次榮獲國家及省部級科技進步獎。
目 錄
第1章 緒論1
1.1 開發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 保護生態環境逐漸受到人們的重視3
1.1.3 常規電網的局限性4
1.2 太陽能發電的特點5
1.2.1 太陽能發電的優點5
1.2.2 太陽能發電的缺點6
1.2.3 太陽能發電的類型6
1.3 近年來世界光伏產業的發展狀況7
1.3.1 太陽電池生產7
1.3.2 光伏應用市場9
1.4 中國光伏產業的發展12
1.4.1 中國光伏發電歷程12
1.4.2 中國光伏產業現狀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業化情況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太陽電池產業化情況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太陽電池產業化情況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業化及其應用展望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展前景158
練習題162
第7章 光伏發電系統部件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174
7.4.1 磷酸鐵鋰電池儲能系統分析174
7.4.2 儲能鋰電池管理系統（BMS）176
7.5 光伏并網逆變器177
練習題184
第8章 聚光與跟蹤185
8.1 聚光光伏發電185
8.1.1 聚光光伏發電的優缺點185
8.1.2 聚光光伏部件186
8.1.3 聚光光伏系統193
8.1.4 聚光光伏發電現狀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 光伏發電項目的建設207
9.1 光伏發電系統的設計207
9.1.1 光伏發電系統的總體目標207
9.1.2 并網光伏發電系統的設計208
9.1.3 離網光伏發電系統設計224
9.1.4 光伏發電系統的硬件設計234
9.1.5 其他設計239
9.2 光伏發電系統的施工245
9.2.1 系統安裝前的準備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 光伏發電系統的調試254
9.3 光伏發電工程的驗收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驗收256
9.3.4 工程竣工驗收256
練習題257
第10章 光伏發電系統的應用259
10.1 光伏發電系統的分類259
10.1.1 并網系統259
10.1.2 離網系統261
10.1.3 混合系統261
10.2 光伏系統的應用場景263
10.2.1 光伏照明263
10.2.2 光伏交通264
10.2.3 光伏農業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 光伏發電的效益分析276
11.1 光伏發電的經濟效益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 光伏發電成本的歷史及展望281
11.2 光伏發電的環境效益283
11.2.1 光伏發電的能量償還時間283
11.2.2 光伏發電減少CO2排放量286
11.3 光伏發電的其他效益289
11.3.1 增加就業崗位289
11.3.2 節省燃料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
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