《太陽能利用原理與技術(shù)》是一本介紹太陽能技術(shù)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用的專業(yè)教材，聚焦太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。本書從能源結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀入手，詳細(xì)闡述了太陽能光伏發(fā)電、光熱利用等關(guān)鍵技術(shù)原理及發(fā)展現(xiàn)狀，并結(jié)合實(shí)際工程案例探討了系統(tǒng)設(shè)計(jì)與優(yōu)化方法。此外，書中還涵蓋了太陽輻射特性分析、晶硅電池與組件生產(chǎn)工藝、光伏系統(tǒng)安裝運(yùn)維及新興技術(shù)如多結(jié)電池與光伏光熱一體化等內(nèi)容。本書共十一章，從基礎(chǔ)理論到實(shí)踐應(yīng)用循序漸進(jìn)，內(nèi)容涵蓋國內(nèi)外能源現(xiàn)狀與前景、太陽輻射基本原理、晶硅電池發(fā)電原理等。
本書是一本介紹太陽能技術(shù)基礎(chǔ)理論與應(yīng)用的專業(yè)教材，聚焦太陽能光伏發(fā)電技術(shù)。適合教學(xué)和了解使用。
張濤，男，山東臨沂人；現(xiàn)為上海電力大學(xué)副教授，研究生導(dǎo)師；2013年博士畢業(yè)中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，2019.03-2020.02諾丁漢大學(xué)訪問學(xué)者。主要從事太陽能光電光熱綜合利用、傳熱傳質(zhì)、建筑節(jié)能等方面的研究工作，從事《太陽能利用技術(shù)》、《太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理及設(shè)計(jì)》、《工程熱力學(xué)》的教學(xué)工作。共發(fā)表論文50余篇，其中以個(gè)人第一作者及通訊作者發(fā)表 SCI 論文 24 篇，EI論文6篇；申請(qǐng)發(fā)明專利13 項(xiàng)（授權(quán)7 項(xiàng)）。獲上海市“青年科技英才揚(yáng)帆”人才計(jì)劃（省部級(jí)）、上海電力大學(xué)“雙師型”人才、上海電力大學(xué)“工程實(shí)踐名師”等榮譽(yù)稱號(hào)。主持及參加十余項(xiàng)國家級(jí)、省部級(jí)及產(chǎn)學(xué)研課題，完成專利技術(shù)轉(zhuǎn)化1項(xiàng)。指導(dǎo)的學(xué)生獲碩士研究生國家獎(jiǎng)學(xué)金（國家級(jí)）、全國能源動(dòng)力類專業(yè)百篇優(yōu)秀本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）（國家級(jí)）、上海市工程熱物理學(xué)會(huì)優(yōu)秀碩士論文（省部級(jí)）、全國大學(xué)生節(jié)能減排社會(huì)實(shí)踐與科技競賽三等獎(jiǎng)、全國制冷大賽優(yōu)勝獎(jiǎng)等多項(xiàng)學(xué)術(shù)獎(jiǎng)勵(lì)。
前言
第 1 章 概述 1
● 11 國內(nèi)外能源現(xiàn)狀 1
111 煤炭 1
112 石油 3
113 天然氣 5
114 碳達(dá)峰碳中和 8
115 可再生能源及能源轉(zhuǎn)型 9
● 12 太陽能光伏發(fā)電技術(shù) 11
121 光伏發(fā)電技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn) 12
122 光伏發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 12
123 中國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程 14
124 國內(nèi)外光伏發(fā)電的規(guī)劃及展望 15
● 13 太陽能光熱利用技術(shù) 18
131 太陽能集熱器的發(fā)展現(xiàn)狀 18
132 太陽能集熱器的發(fā)展規(guī)劃及展望 19
133 太陽能光熱發(fā)電技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀 20
134 太陽能光熱發(fā)電的規(guī)劃及展望 22
● 14 太陽能其他利用技術(shù) 23
141 太陽能光電光熱綜合利用 23
142 太陽能采暖/干燥 24
143 太陽能制冷 26
144 太陽能熱化學(xué) 27
145 太陽能海水淡化 28
第 2 章 太陽輻射 31
● 21 太陽概況 31
● 22 日地運(yùn)動(dòng) 32221 自轉(zhuǎn) 32
222 公轉(zhuǎn) 33
● 23 天球坐標(biāo) 34
231 地平坐標(biāo)系 34
232 赤道坐標(biāo)系 35
233 太陽角的計(jì)算 36
● 24 太陽的輻射量 38
241 太陽常數(shù) 39
242 大氣質(zhì)量 40
243 大氣透明度 40
244 水平面上的太陽輻射量 42
245 傾斜面上的太陽輻射量 44
● 25 太陽能輻照資源評(píng)估方法 44
● 26 國內(nèi)太陽能資源分區(qū) 45
第 3 章 晶體硅電池基本原理 48
● 31 PN 結(jié)的基本原理 48
311 硅半導(dǎo)體 48
312 禁帶寬度 48
313 N型半導(dǎo)體 49
314 P型半導(dǎo)體 50
315 PN結(jié) 51
● 32 晶體硅光伏電池的工作原理 52
321 晶體硅光伏電池的種類 52
322 基本工作原理 53
● 33 光伏電池的電學(xué)特性 54
331 晶體硅光伏電池的基本結(jié)構(gòu) 54
332 標(biāo)準(zhǔn)測試條件 56
333 光伏電池的等效電路 56
334 光伏電池的主要技術(shù)參數(shù) 57
335 影響晶體硅電池光電效率的因素 60
第 4 章 晶硅電池的生產(chǎn)工藝 64
● 41 硅的提純 64
411 改良西門子法 65
412 硅烷熱分解法 67
413 流化床法 68414 單晶硅生長技術(shù) 68
415 多晶鑄造法 71
● 42 硅的切片 73
● 43 去除損傷層 75
● 44 表面織構(gòu)化 75
● 45 擴(kuò)散制結(jié) 77
● 46 邊緣刻蝕 78
● 47 沉積減反層 78
● 48 絲網(wǎng)印刷電極 79
● 49 高溫?zé)Y(jié) 80
● 410 電學(xué)測試 80
● 411 最新技術(shù)進(jìn)展 81
第 5 章 晶硅光伏組件的生產(chǎn)工藝 84
● 51 電池封裝 84
511 光伏電池封裝的必要性 84
512 光伏電池封裝的發(fā)展史 85
● 52 晶硅光伏組件封裝材料 87
521 玻璃蓋板 87
522 密封粘接材料 88
523 背板材料 90
524 邊框 92
525 接線盒 94
526 焊帶 95
● 53 光伏組件封裝工藝 96
531 電池分選 96
532 電池焊接 98
533 層疊 99
534 層壓 100
535 修邊 101
536 裝框 101
537 安裝接線盒 102
538 性能測試 102
第 6 章 光伏發(fā)電系統(tǒng)關(guān)鍵部件 106
● 61 光伏發(fā)電系統(tǒng)分類 106
611 離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng) 106612 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng) 109
● 62 二極管 112
621 防反充二極管 112
622 旁路二極管 112
● 63 控制器 113
631 控制器的分類 113
632 控制器的主要功能 114
633 控制器的主要技術(shù)指標(biāo) 115
● 64 蓄電池 116
641 蓄電池的分類 116
642 蓄電池的性能參數(shù) 118
● 65 逆變器 122
651 逆變器的分類 122
652 逆變器的主要性能特點(diǎn) 122
653 光伏逆變器的主要技術(shù)參數(shù) 123
● 66 熱斑效應(yīng) 125
● 67 孤島效應(yīng) 127
671 孤島效應(yīng)概述 127
672 孤島效應(yīng)的檢測方法 128
第 7 章 光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 132
● 71 離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 132
711 離網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體原則 132
712 均衡性負(fù)載的光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 133
713 季節(jié)性負(fù)載的光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 138
714 特殊要求負(fù)載的光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 139
● 72 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì) 139
721 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體原則 139
722 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的傾角設(shè)計(jì) 140
723 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的影響因素 140
724 并網(wǎng)型光伏發(fā)電系統(tǒng)的發(fā)電量估算 142
725 并網(wǎng)類型及并網(wǎng)要求 142
● 73 光伏發(fā)電系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 144
731 方陣間距 144
732 最大串聯(lián)數(shù) 145
733 最大并聯(lián)數(shù) 146734 電氣選型及原則 146
735 其他安全設(shè)計(jì) 149
● 74 光伏發(fā)電系統(tǒng)常用設(shè)計(jì)軟件簡介 149
● 75 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用 153
751 微型光伏發(fā)電系統(tǒng) 153
752 離網(wǎng)戶用光伏發(fā)電系統(tǒng) 154
753 離網(wǎng)工業(yè)光伏發(fā)電系統(tǒng) 155
754 集中式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 158
755 分布式并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 159
756 混合光伏發(fā)電系統(tǒng) 162
第 8 章 光伏發(fā)電系統(tǒng)的選址及運(yùn)維 166
● 81 光伏發(fā)電系統(tǒng)的選址 166
● 82 光伏發(fā)電系統(tǒng)的維護(hù)及管理 168
821 光伏發(fā)電系統(tǒng)的日常檢查 168
822 光伏發(fā)電系統(tǒng)的定期維護(hù) 169
● 83 光伏發(fā)電系統(tǒng)常見故障及解決辦法 171
第 9 章 聚光及多結(jié)電池 175
● 91 聚光光伏發(fā)電 175
911 聚光方式及分類 175
912 追蹤方式(跟蹤) 177
913 聚光光伏的優(yōu)缺點(diǎn) 179
● 92 多結(jié)光伏電池 179
921 多結(jié)光伏電池的原理及結(jié)構(gòu) 179
922 GaAs光伏電池 180
第 10 章 平板型太陽能集熱器 184
● 101 平板型太陽能集熱器的結(jié)構(gòu)與特點(diǎn) 184
1011 平板型太陽能集熱器的結(jié)構(gòu) 184
1012 平板型太陽能集熱器的特點(diǎn) 187
● 102 平板型太陽能集熱器的性能分析 188
1021 集熱器的效率因子 191
1022 集熱器的熱遷移因子和流動(dòng)因子 191
1023 集熱器的平均溫度 193
1024 集熱器的熱效率及測試方法 193
1025 運(yùn)行參數(shù)對(duì)集熱器熱性能的影響 1951026 結(jié)構(gòu)參數(shù)對(duì)集熱器熱性能的影響 196
第 11 章 太陽能光伏光熱一體化系統(tǒng) 198
● 111 太陽能光伏光熱一體化系統(tǒng)概述 198
1111 太陽能光伏光熱一體化系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn) 199
1112 太陽能光伏光熱一體化系統(tǒng)分類 200
1113 一體式及分體式光伏光熱一體化系統(tǒng) 200
1114 太陽能光伏光熱一體化技術(shù)的應(yīng)用途徑 202
● 112 太陽能光伏光熱一體化集熱器的結(jié)構(gòu) 203
1121 水冷型PV/T集熱器 204
1122 空冷型PV/T集熱器 205
1123 熱管式PV/T集熱器 206
1124 光伏-太陽能熱泵系統(tǒng) 209
1125 多功能光伏-太陽能熱泵系統(tǒng) 210
1126 聚光型PV/T系統(tǒng) 212
● 113 太陽能光伏光熱一體化系統(tǒng)的評(píng)價(jià) 212
1131 綜合利用效率 213
1132 一次能源利用效率 213
1133 效率 214
第 12 章 發(fā)展趨勢概述 216
● 121 國家戰(zhàn)略與政策規(guī)劃 216
● 122 前沿與潛力技術(shù)展望 217
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