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光伏技术与工程手册
内容简介

  《光伏技术与工程手册》是一本全面论述太阳能光伏发电所有涉及领域的中等水平的技术论著。《光伏技术与工程手册》由浅入深地论述了太阳能光伏发电各个方面的基本原理与实际工程技术内容。另外,《光伏技术与工程手册》还全面地论述了各种技术的最新进展,并给出了大量的参考文献。如果读者想继续深入地探讨相关技术,可以很方便地从书中及参考文献中找到所需要的知识。
  《光伏技术与工程手册》基本上可以分成几个大的方面:光伏基本理论,包括光伏技术的热力学理论极限和pn结理论,还包括最新的有关第三代太阳电池的理论基础;硅材料的制备和硅片加工;各种太阳电池技术,包括晶体硅太阳电池、硅薄膜太阳电池、III-V族太阳电池、CdTe薄膜太阳电池、CIGS薄膜太阳电池、染料敏化太阳电池等;各种光伏系统及应用技术;光伏测试技术;光伏系统的平衡部件的原理和技术,包括蓄电池、逆变器与控制器;从天文学和地理学的角度论述太阳辐射能量的理论;光伏技术的经济学分析及资金支持政策;光伏技术及产业的历史及现状等。
  《光伏技术与工程手册》基本上涵盖了光伏技术、应用及产业的各个方面的内容,相信可以为国内光伏工程领域的产业技术人员和研发人员、高校太阳电池研究团队,以及证券投资公司、环保部门的政策研究人员提供最好的参考。

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目录
译者的话
致谢
第1章光伏太阳能发电的现状、趋势、挑战和光明的未来
1.1总述
1.2什么是光伏
1.3光伏技术的六个误解
1.4光伏的历史
1.5光伏成本、市场和预测
1.6现今的光伏研究和制造的目标是什么?
1.7性能及应用变化趋势
1.8晶体硅技术的进步和挑战
1.9薄膜技术的进步和挑战
1.10光伏聚光系统
1.11平衡系统
1.12新兴光伏技术的未来
1.13结论
参考文献
第2章光伏应用和开发的动机
2.1光伏能量转换的特征
2.2对目前传统发电的长期替代——光伏的生态层面
2.3离网发电的技术基础——光伏的发展层面
2.4为工业系统和产品供电的电站——专业的低功率应用层面
2.5为飞船和卫星供电——光伏在地球外应用的层面
参考文献
第3章太阳电池物理
3.1引言
3.2半导体的基本性质
3.2.1晶体结构
3.2.2能带结构
3.2.3导带和价带态密度
3.2.4平衡载流子浓度
3.2.5光吸收
3.2.6复合
3.2.7载流子输运
3.2.8半导体方程
3.2.9少子扩散方程
3.3pn结二极管的静电特性
3.4太阳电池基本原理
3.4.1太阳电池边界条件
3.4.2产生率
3.4.3少子扩散方程的解
3.4.4终端特性
3.4.5太阳电池IV特性
3.4.6有效太阳电池的性能
3.4.7寿命和表面复合的影响
3.4.8理解太阳电池工作状态的类比说明:部分总结
3.5附加主题
3.5.1效率和带隙
3.5.2光谱响应
3.5.3寄生电阻效应
3.5.4温度效应
3.5.5聚光太阳电池
3.5.6高注入
3.5.7pin太阳电池
3.5.8详细的数值模拟
3.6总结
参考文献
第4章光电转换的理论极限
4.1引言
4.2热力学背景
4.2.1基本关系
4.2.2热力学第二定律
4.2.3局域熵增量
4.2.4积分概念
4.2.5辐射的热力学方程
4.2.6电子的热力学方程
4.3光电转换器
4.3.1光电转换器的平衡方程
4.3.2单色电池
4.3.3ShockleyQueisser光伏电池的热力学一致性
4.3.4整个ShockleyQueisser太阳电池的熵产生
4.4太阳电池转换器的技术转换效率极限
4.5超高效概念
4.5.1多结太阳电池
4.5.2热光伏转换器
4.5.3热光子转换器
4.5.4量子效率大于1的太阳电池
4.5.5热电子太阳电池
4.5.6中间能带太阳电池
4.6结论
参考文献
第5章太阳能级硅材料
5.1引言
5.2硅
5.2.1与光伏有关的硅的物理特性
5.2.2与光伏有关的化学特性
5.2.3健康因素
5.2.4硅的历史和应用
5.3冶金硅的生产
5.3.1二氧化硅的碳热还原法
5.3.2提纯
5.3.3铸锭和粉碎
5.3.4经济分析
5.4半导体级硅(多晶硅)
5.4.1西门子法
5.4.2Union Carbide工艺
5.4.3Ethyl Corporation法
5.4.4经济和商业分析
5.5现有太阳电池用的多晶硅
5.6晶体硅太阳电池对硅材料的要求
5.6.1固化
5.6.2晶体缺陷的影响
5.6.3不同杂质的影响
5.7太阳能级硅的技术路线
5.7.1结晶法
5.7.2提升冶金级硅纯度
5.7.3简化的多晶硅工艺
5.7.4其他方法
5.8结论
参考文献
第6章光伏用晶体硅的生长和切片
6.1引言
6.2单晶硅体材料
6.2.1Cz硅棒的生长
6.2.2三棱硅
6.3多晶硅体材料
6.3.1铸锭
6.3.2掺杂
6.3.3晶体缺陷
6.3.4杂质
6.4切片
6.4.1多线硅片切割技术
6.4.2切片工艺细节
6.4.3硅片质量和切割损伤
6.4.4成本和尺寸考虑
6.5硅带和硅箔的生产
6.5.1技术工艺描述
6.5.2生产能力的比较
6.5.3制造技术
6.5.4硅带特性和太阳电池
6.5.5硅带/硅箔技术——未来的发展方向
6.6数值模拟工具
6.6.1模拟工具
6.6.2硅结晶技术的热模型
6.6.3体硅晶化模拟
6.6.4模拟硅带的生长
6.7结论
6.8致谢
参考文献
第7章晶体硅太阳电池和组件
7.1引言
7.2光伏用晶体硅
7.2.1体材料特性
7.2.2表面
7.3晶体硅太阳电池
7.3.1电池结构
7.3.2衬底
7.3.3前表面技术
7.3.4背表面
7.3.5尺寸效应
7.3.6电池光学特性
7.3.7特性比较
7.4制备工艺
7.4.1工艺流程
7.4.2丝印技术
7.4.3产能和成品率
7.5对基本工艺的改进
7.5.1硅片薄片化
7.5.2背表面钝化
7.5.3前发射区的改善
7.5.4快速热退火
7.6多晶硅太阳电池
7.6.1多晶硅电池的吸杂
7.6.2氢钝化
7.6.3光学限制
7.7其他产业化工艺
7.7.1硅带技术
7.7.2带本征层的异质结电池
7.7.3刻槽埋栅技术
7.8晶硅光伏组件
7.8.1电池矩阵
7.8.2组件中的层
7.8.3层压和固化
7.8.4层压后处理步骤
7.8.5特殊的组件
7.9组件的电学和光学特性
7.9.1电学和热学特性
7.9.2制备过程中的分散性和失配损失
7.9.3局部阴影和热斑的形成
7.9.4光学特性
7.10组件的现场特性
7.10.1寿命
7.10.2质量
7.11结论
参考文献
第8章薄膜硅太阳电池
8.1引言
8.2现有薄膜硅电池综述
8.2.1采用单晶硅衬底的单晶薄膜
8.2.2多晶硅衬底
8.2.3非硅衬底
8.3薄膜硅太阳电池的设计概念
8.3.1薄膜硅太阳电池中的陷光
8.3.2PV Optics介绍
8.3.3电学模拟
8.3.4用于太阳电池的薄膜硅的制备方法
8.3.5aSi/μcSi薄膜的晶粒增大方法
8.3.6薄膜硅太阳电池制备的工艺考虑
8.4结论
参考文献
第9章高效IIIV族多结太阳电池
9.1引言
9.2应用
9.2.1空间太阳电池
9.2.2地面发电
9.3IIIV族多结和单结太阳电池物理学
9.3.1不同波长下的光子转换效率
9.3.2多结效率的理论极限
9.3.3光谱分裂
9.4电池结构
9.4.1四端子
9.4.2三端子电压匹配连接
9.4.3两端子串联(电流匹配)
9.5串联器件性能计算
9.5.1概述
9.5.2顶部和底部子电池的QE和JSC
9.5.3多结JV曲线
9.5.4效率与带隙
9.5.5顶电池的减薄
9.5.6电流匹配对填充因子和VOC的影响
9.5.7入射光谱的作用
9.5.8AR膜的影响
9.5.9聚光应用
9.5.10温度的影响
9.6GaInP/GaAs/Ge太阳电池相关材料
9.6.1概述
9.6.2MOCVD
9.6.3GaInP太阳电池
9.6.4GaAs电池
9.6.5Ge电池
9.6.6隧道结互联
9.6.7化学腐蚀剂
9.6.8材料的获取
9.7问题处理
9.7.1外延层的表征
9.7.2传输线测量
9.7.3多结电池的IV测量
9.7.4形态缺陷的评定
9.7.5器件诊断
9.8下一代太阳电池
9.8.1GaInP/GaAs/Ge电池的优化
9.8.2机械叠层
9.8.3在其他衬底上的生长
9.8.4光谱分解
9.9地面系统中的应用
9.9.1经济问题
9.9.2聚光系统
9.9.3地面光谱
参考文献
第10章空间太阳电池和阵列
10.1空间太阳电池的历史
10.2空间太阳电池的挑战
10.2.1空间环境
10.2.2热环境
10.2.3太阳电池的校准和测量
10.3硅基太阳电池
10.4IIIV族太阳电池
10.5空间太阳电池阵列
10.5.1体安装阵列
10.5.2刚性电池板平面阵列
10.5.3柔性可折叠阵列
10.5.4薄膜或柔性卷状阵列
10.5.5聚光阵列
10.5.6高温/强度阵列
10.5.7静电清洁阵列
10.5.8火星太阳能阵列
10.5.9电力管理与配电(PMAD)
10.6未来可能的电池和阵列
10.6.1低强度低温(LILT)电池
10.6.2量子点太阳电池
10.6.3集成发电系统
10.6.4高功率比阵列
10.6.5高辐射环境太阳能阵列
10.7发电系统的品质因素
参考文献
第11章光伏聚光器
11.1引言
11.2聚光器的基本类型
11.2.1光学类型
11.2.2聚光比
11.2.3跟踪类型
11.2.4静态聚光器
11.3历史回顾
11.3.1Sandia国家实验室聚光器计划(1976~1993年)
11.3.2Martin Marietta点聚焦菲涅尔系统
11.3.3Entech的线聚焦菲涅尔系统
11.3.4Sandia的其他项目
11.3.5聚光器启动项目
11.3.6早期示范项目
11.3.7EPRI高聚光项目
11.3.8其他聚光器计划
11.3.9性能提高的历史
11.4聚光器光学
11.4.1基本原理
11.4.2反射和折射
11.4.3抛物面聚光器
11.4.4复合抛物面聚光器
11.4.5V形槽聚光器
11.4.6折射透镜
11.4.7二级光学
11.4.8静态聚光器
11.4.9聚光器的创新
11.4.10聚光器光学中的问题
11.5聚光器目前的研究进展
11.5.1Amonix
11.5.2澳大利亚国立大学
11.5.3BP Solar和马德里工业大学
11.5.4Entech
11.5.5Fraunhofer太阳能系统研究所
11.5.6Ioffe物理技术研究所
11.5.7(美国)国家可再生能源实验室
11.5.8马德里工业大学
11.5.9太阳能研究公司(Solar Resarch Corporation)
11.5.10Spectrolab公司
11.5.11SunPower公司
11.5.12雷丁大学
11.5.13东京农工大学
11.5.14Baden Wurttenberg太阳能氢能研究中心(ZSW)
参考文献
第12章非晶硅基太阳电池
12.1概论
12.1.1非晶硅:第一种双极非晶半导体
12.1.2非晶硅太阳电池设计
12.1.3StaeblerWronski效应
12.1.4本章摘要
12.2氢化非晶硅的原子和电子结构
12.2.1原子结构
12.2.2缺陷和亚稳定性
12.2.3电子态密度
12.2.4带尾、带边和带隙
12.2.5缺陷和带隙态
12.2.6掺杂
12.2.7合金和光学性能
12.3淀积非晶硅
12.3.1淀积技术综述
12.3.2RF辉光放电淀积
12.3.3不同频率下的辉光放电淀积
12.3.4热丝化学气相淀积
12.3.5其他淀积方法
12.3.6氢稀释
12.3.7合金和掺杂
12.4理解aSi pin电池
12.4.1pin器件的电学结构
12.4.2在吸收层中的光生载流子漂移
12.4.3pin太阳电池的吸收层设计
12.4.4开路电压
12.4.5aSi∶H太阳电池的光学设计
12.4.6太阳辐照下的电池
12.4.7光老化效应
12.5多结太阳电池
12.5.1多结太阳电池的好处
12.5.2采用合金的具有不同带隙的电池
12.5.3aSi/aSiGe双叠层和aSi/aSiGe/aSiGe三结太阳电池
12.5.4微晶硅太阳电池
12.5.5Micromorph以及其他微晶硅基多结电池
12.6组件制造
12.6.1不锈钢衬底上的连续卷对卷制造
12.6.2玻璃衬底上的aSi组件生产
12.6.3制造成本、安全性及其他
12.6.4组件性能
12.7结论和将来的方向
12.7.1aSi光伏的现状和竞争力
12.7.2进一步提升的关键问题和潜力
12.8致谢
参考文献
第13章Cu(InGa)Se2太阳电池
13.1引言
13.2材料性质
13.2.1结构和成分
13.2.2光学性质
13.2.3电学性质
13.2.4表面和晶界
13.2.5衬底的影响
13.3沉积方法
13.3.1衬底
13.3.2背接触
13.3.3共蒸发制备Cu(InGa)Se
13.3.4两步工艺
13.3.5其他沉积方法
13.4结和器件的形成
13.4.1化学浴法
13.4.2界面影响
13.4.3其他沉积方法
13.4.4其他可选缓冲层
13.4.5透明电极
13.4.6缓冲层
13.4.7器件完成
13.5电池运行
13.5.1光生电流
13.5.2复合
13.5.3Cu(InGa)Se2/CdS界面
13.5.4宽带隙和梯度带隙器件
13.6制造问题
13.6.1工艺和设备
13.6.2组件制备
13.6.3组件性能
13.6.4生产成本
13.6.5环境问题
13.7Cu(InGa)Se2的前景
参考文献
第14章碲化镉太阳电池
14.1引言
14.2CdTe的性质和薄膜制备方法
14.2.1Cd和Te2蒸气的表面凝聚/反应
14.2.2Cd和Te离子在表面的电还原
14.2.3表面化学前驱物反应
14.3CdTe薄膜太阳电池
14.3.1窗口层
14.3.2CdTe吸收层和CdCl2处理
14.3.3CdS/CdTe的混合
14.3.4背电极
14.3.5太阳电池表征
14.3.6CdTe电池的现状综述
14.4CdTe组件
14.5CdTe基太阳电池的未来
14.6感谢
参考文献
第15章染料敏化太阳电池
15.1染料敏化太阳电池(DSSC)简介
15.1.1背景
15.1.2结构和材料
15.1.3机理
15.1.4电荷传输动力学
15.1.5特性
15.2DSSC电池制备(η=8%)
15.2.1制备TiO2胶体
15.2.2制备TiO2电极
15.2.3染料在TiO2表面的固定
15.2.4氧化还原电解质
15.2.5对电极
15.2.6电池组装和电池性能
15.3新进展
15.3.1新的氧化物半导体薄膜光电极
15.3.2新染料光敏化剂
15.3.3新电解质
15.3.4准固态和固态DSSC电池
15.4商业化应用途径
15.4.1DSSC电池的稳定性
15.4.2组件的组装和商业化的其他
主题
15.5总结和展望
参考文献
第16章太阳电池和组件的测量和表征
16.1引言
16.2光伏性能的标定
16.2.1标准辐照度条件(SRC)
16.2.2峰值功率标定的其他方法
16.2.3基于能量的性能标定方法
16.2.4转换到标准条件下的方程
16.3电流与电压测量
16.3.1辐照度的测试
16.3.2基于模拟器的IV测量:理论
16.3.3一级标准电池的标定方法
16.3.4在标准电池校准过程中的不确定估计
16.3.5标准电池校准相互比较程序
16.3.6多结太阳电池的测量
16.3.7电池和组件的IV测试系统
16.3.8太阳模拟器
16.4光谱响应
16.4.1基于滤波片的系统
16.4.2基于光栅单色仪的光谱响应测试系统
16.4.3光谱响应的不确定性
16.5组件的标定和认证
16.6致谢
参考文献
第17章光伏系统
17.1光伏系统及各种应用简述
17.2光伏发电系统的原理和应用
17.2.1小规模离网光伏系统和应用
17.2.2偏远地区的中、大型光伏系统
17.2.3分布式并网光伏系统
17.2.4集中并网光伏系统
17.2.5空间应用
17.3PV系统组件
17.3.1蓄电池
17.3.2电源控制器
17.3.3逆变器
17.3.4辅助发电机
17.3.5系统的规模
17.3.6日常节能应用
17.4光伏技术的未来展望
17.4.1光伏离网电站的未来发展
17.4.2并网光伏系统的未来发展
参考文献
第18章光伏中的电化学储能
18.1引言
18.2电化学电池的一般概念
18.2.1电化学电池的基础
18.2.2有内外存储器的蓄电池
18.2.3常用的技术术语和定义
18.2.4容量和荷电状态的定义
18.3在光伏应用中蓄电池的典型工作条件
18.3.1能量分析的一个示例
18.3.2在光伏系统中蓄电池工作条件的分类
18.4带有内部贮存器的二次电化学电池
18.4.1概述
18.4.2NiCd电池
18.4.3金属氢化物Ni蓄电池
18.4.4可充电碱锰电池
18.4.5Li离子电池和Li聚合物电池
18.4.6双层电容器
18.4.7铅酸蓄电池
18.5带有外存储器的二次电化学电池系统
18.5.1氧化还原液流电池
18.5.2氢/氧存储系统
18.6投资和寿命成本的考虑
18.7结论
参考文献
第19章光伏发电系统的功率调节
19.1光伏发电系统中的充电控制器和蓄电池监测系统
19.1.1充电控制器
19.1.2长蓄电池串的充电均衡器
19.2逆变器
19.2.1光伏逆变器的普遍特征
19.2.2并网系统逆变器
19.2.3独立电站中的逆变器
19.2.4逆变器原理
19.2.5逆变器的电能质量
19.2.6电网中的主动质量控制
19.2.7并网逆变器的安全方面
19.3致谢
参考文献
第20章光伏组件的能量收集和传递
20.1引言
20.2太阳和地球之间的运动
20.3太阳辐射成分
20.4太阳辐射数据和不确定性
20.5倾斜表面上的辐射
20.5.1给定总辐射,评估水平辐射的直接和漫辐射成分
20.5.2从日辐照量中估计每小时的辐照量
20.5.3已知地面水平面的上辐照分量,估计在任意方向表面上的辐照
20.6环境温度的日间变化
20.7入射角和灰尘的影响
20.8一些计算工具
20.8.1日辐射结果的产生
20.8.2参考年份
20.8.3遮光和轨道图
20.9最广泛研究的表面上的辐照量
20.9.1表面固定的情况
20.9.2跟踪太阳的表面
20.9.3聚光器
20.10实际工作条件下的PV电源行为
20.10.1所选定的方法
20.10.2二阶效应
20.11独立PV系统的规模和可靠性
20.12家用太阳能系统范例
20.13并网PV系统的能量产出
20.14结论
20.15致谢
参考文献
第21章光伏系统的经济和环境分析
21.1背景
21.2经济分析
21.2.1关键概念
21.2.2通用方法
21.2.3案例研究
21.3能量回收和环境保护
21.4未来前景
参考文献
第22章建筑中的光伏
22.1引言
22.1.1作为建筑师和工程师的挑战的光伏技术
22.1.2建筑集成的定义
22.2建筑学中的光伏
22.2.1光伏组件的建筑功能
22.2.2光伏技术作为“绿色设计”的一部分
22.2.3光伏系统被集成做屋顶天窗、幕墙和遮阳板
22.2.4集成良好的系统
22.2.5光伏系统在建筑中的一体化
22.2.6个案研究
22.3BIPV基础
22.3.1建筑的分类和类型
22.3.2电池和组件
22.4光伏设计的步骤
22.4.1城市朝向
22.4.2一体化的实用规则
22.4.3设计步骤
22.4.4设计过程:规划策略
22.5结论
参考文献
延深阅读
第23章光伏和发展
23.1电和人类发展的关系
23.1.1能源与早期的人类
23.1.2我们需要电
23.1.31/3的人类仍处于黑暗之中
23.1.4中央电力系统
23.1.5乡村电气化
23.1.6乡村能源使用现状
23.2打破落后的束缚
23.2.1乡村的电力应用
23.2.2电力的基本来源
23.3光伏的替代性分析
23.3.1光伏系统在乡村地区的应用
23.3.2光伏推广的障碍
23.3.3技术障碍
23.3.4非技术问题
23.3.5人力资源培训
23.4四个乡村电气化实例
23.4.1阿根廷
23.4.2玻利维亚
23.4.3巴西
23.4.4墨西哥
23.4.5斯里兰卡
23.4.6撒哈拉的水泵系统
23.5乡村电气化新案例
参考文献
第24章光伏发展需要的资助与资金
24.1光伏资金筹措的发展史
24.2资金需求
24.2.1市场驱动力
24.2.2发展展望
24.2.3资金需求
24.3光伏资金筹措的特点
24.4屋顶并网系统的资金筹措
24.4.1贷款期限对贷款成本的影响
24.4.2居民贷款类型
24.4.3放贷机构需注意的问题
24.4.4借贷方经验
24.4.5实例计算
24.4.6屋顶光伏系统资金筹措的改善方式
24.5在发展中国家乡村地区的光伏资金筹措
24.5.1乡村应用
24.5.2融资方式对市场需求的影响
24.5.3乡村地区光伏资金筹措实例
24.6国际资金来源
24.6.1国际援助和捐赠基金
24.6.2联合国
24.6.3世界银行太阳能户用系统项目
24.6.4国际金融公司(IFC)
24.6.5全球环境基金
24.7为光伏产业提供资金
24.8政府的鼓励措施和项目
24.8.1政府政策对光伏融资的潜在影响
24.8.2直接补贴(买断)
24.8.3软贷款(利息补贴)
24.8.4收入税抵扣和信贷
24.9资助政府研发
24.9.1美国的光伏研究项目
24.9.2日本的光伏项目
24.9.3欧洲光伏项目
24.9.4光伏研发项目的未来
24.9.5研发基金来源
附录
参考文献
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