太阳能光伏发电应用技术

第1章绪论

1.1开发利用太阳能的重要意义

1.1.1化石燃料正面临逐渐枯竭的危机局面

1.1.2保护生态环境逐渐受到人们的重视

1.1.3常规电网的局限性

1.2太阳能发电的特点

1.2.1太阳能发电的优点

1.2.2太阳能发电的缺点

1.3近年来世界光伏产业的发展状况

1.3.1太阳电池的生产

1.3.2光伏应用市场

1.4中国光伏产业的发展

1.5部分国家(地区)发展光伏发电的规划和展望

1.5.1日本

1.5.2欧盟

1.5.3美国

1.5.4中国

第2章太阳辐射

2.1太阳概况

2.2日地运动

2.3日出和日落规律

2.4天球坐标

2.4.1赤道坐标系

2.4.2地平坐标系

2.4.3太阳角的计算

2.4.4两排方阵之间的距离

2.5太阳辐射量

2.5.1大气层外的太阳辐射

2.5.2到达地表的太阳辐照度

2.5.3地表倾斜面上的小时太阳辐照量

2.5.4地表倾斜面上的月平均太阳辐照量

第3章晶体硅太阳电池的工作原理

3.1太阳电池的分类

3.1.1按基体材料分

3.1.2按电池结构分

3.1.3按用途分

3.2太阳电池的工作原理

3.2.1半导体

3.2.2P型和N型半导体

3.2.3P-N结

3.2.4内光电效应

3.2.5太阳电池基本工作原理

3.2.6晶体硅太阳电池的结构

3.3太阳能电池的电学特性

3.3.1标准测试条件

3.3.2太阳电池等效电路

3.3.3太阳电池的主要技术参数

3.4提高太阳电池效率的一些方法

3.4.1最大功率跟踪

3.4.2聚光

第4章薄膜太阳电池

4.1概述

4.2非晶硅太阳电池

4.2.1非晶硅薄膜

4.2.2非晶硅太阳电池结构

4.2.3P-I-N型非晶硅太阳电池工作原理

4.2.4非晶硅太阳电池设计

4.2.5大面积非晶硅太阳电池

4.2.6非晶硅太阳电池的衰减及可靠性

4.3其他薄膜太阳电池

4.3.1纳米硅及多晶硅薄膜太阳电池

4.3.2化合物薄膜太阳电池

4.3.3染料敏化太阳电池

4.3.4有机半导体太阳电池

4.4叠层/多结叠层及渐变带隙太阳电池

4.4.1改进非晶硅电池性能的措施

4.4.2叠层非晶硅太阳电池

4.4.3渐变带隙纳米硅太阳电池

4.5集成型非晶硅太阳电池

4.5.1集成型非晶硅太阳电池的特点

4.5.2集成型非晶硅太阳电池的结构

4.5.3集成型非晶硅太阳电池的设计原则

4.5.4集成型非晶硅太阳电池的工艺

4.6薄膜太阳电池的发展机遇

第5章太阳电池的制造

5.1硅材料制备

5.1.1四氯化硅法

5.1.2三氯氢硅法

5.1.3硅烷法

5.2多晶硅的制备

5.3单晶硅的制备

5.3.1直拉单晶法

5.3.2区熔法

5.3.3磁拉法

5.4片状硅(带硅)制备

5.5晶体硅太阳电池制造

5.5.1原材料切割

5.5.2表面处理

5.5.3制作绒面

5.5.4扩散制结

5.5.5去边(刻蚀)

5.5.6去磷硅玻璃

5.5.7制作减反射膜

5.5.8制作电极

5.5.9太阳电池性能测试

5.6高效太阳电池工艺简介

5.6.1单晶硅高效电池

5.6.2多晶硅高效电池

5.7太阳电池组件的封装

5.7.1太阳电池组件封装材料

5.7.2太阳电池组件封装工序

第6章光伏系统部件

6.1太阳电池方阵

6.1.1太阳电池方阵的结构

6.1.2太阳电池组件连接的原则

6.2二极管

6.3蓄电池

6.3.1铅酸蓄电池

6.3.2免维护铅酸蓄电池

6.3.3胶体蓄电池

6.3.4镍镉电池

6.3.5镍氢电池

6.3.6蓄电池的性能参数

6.4控制器

6.5逆变器

6.5.1逆变器的分类

6.5.2逆变器的技术性能

6.5.3光伏并网逆变器

第7章光伏系统的应用

7.1光伏系统的类型

7.1.1离网非户用系统

7.1.2离网户用系统

7.1.3分布式并网系统

7.1.4集中式并网系统

7.1.5混合系统

7.2光伏组件的特殊应用

7.2.1光伏与建筑一体化

7.2.2光伏声屏障系统

7.3空间光伏电站

第8章光伏系统的设计

8.1光伏系统容量的设计

8.1.1优化设计的基本原则

8.1.2技术条件

8.1.3方阵倾角的选择

8.1.4均衡性负载光伏系统设计

8.1.5季节性负载光伏系统设计

8.1.6特殊要求负载光伏系统设计

8.1.7并网光伏系统的设计

8.2光伏系统的机械结构设计

8.2.1确定现场布置

8.2.2设计方阵支架

8.2.3设计安排配电房

8.3电气设计

8.4辅助设备选配

8.5热环境设计

8.6其他设计

第9章光伏系统的安装、调试及维护

9.1光伏系统的安装

9.1.1太阳电池方阵的安装

9.1.2控制器和逆变器等电气设备的安装

9.1.3蓄电池组的安装

9.2光伏系统的调试

9.2.1调试前的准备工作

9.2.2方阵调试

9.2.3控制器调试

9.2.4离网逆变器调试

9.2.5并网逆变控制器调试

9.3光伏系统的维护及管理

9.3.1日常维护

9.3.2定期检查

第10章光伏发电的效益分析

10.1光伏发电的能量偿还时间

10.1.1概述

10.1.2国外分析综述

10.1.3相关参数的计算

10.2光伏系统减少CO2排放量

10.2.1发电排放的温室气体

10.2.2CO2排放指数

10.2.3光伏减排CO2潜力

10.3增加就业岗位

附录光伏优化设计软件介绍

参考文献

　　太阳能光伏发电作为可再生的清洁能源正受到日益广泛的关注与应用。本书系统地介绍了光伏发电应用的基础知识，包括太阳电池的工作原理及其制造工艺，并对太阳辐射能量及其计算方法进行了详细的论述，介绍了光伏系统配套部件的性能要求及选择，针对各种太阳能光伏系统应用实例进行了分析，讨论了这些系统的优化设计方法，提出了有关安装和维护的要点，还介绍了光伏发电的历史、现状和前景。　　太阳能光伏系统的应用正在迅速发展，本书在全面介绍太阳能光伏发电基本知识的基础上，着重对光伏系统应用技术，包括太阳辐照量的正确计算，光伏方阵最佳倾角的确定，配套部件的性能及选择，各类光伏系统的优化设计，各种光伏系统的实际应用，以及光伏系统的安装维护等方面，进行了比较详细的阐述和分析，希望能使读者对光伏系统应用技术有比较全面、正确的了解。本书同时也对太阳电池的工作原理、制造工艺，薄膜电池的发展等进行了比较系统的介绍。　　本书可作为有关研究机构和高等院校师生的参考用书，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。【作者简介】　　杨金焕，1939年生，教授。1960年毕业于西安交通大学，并留校任教：1993年2006年在上海电力学院任教。曾任上海市太阳能学会副秘书长，中国动力工程学会、中国电工学会新能源发电专业委员会委员，现任上海电力学院太阳能研究所名誉所长、中国可再生能源学会理事、光伏专业委员会委员，享受国务院特殊津贴。长期从事太阳能光伏发电应用技术的研究，承担并完成了国家“六五”“九五”多项攻关课题和科研项目，主持了“六百瓦光电水泵的研制”等多个项目，研制开发了多种光伏应用产品，多个项目获得省部级科技成果奖及国家科技成果证书：编制了三套光伏系统设计软件：发表学术论文六十余篇；近年曾获“2005年全国绿色建筑创新一等奖”、“2006年上海市科技进步一等奖”。