太阳能光伏发电应用技术（第4版）

　　本书旨在全面介绍光伏发电的基础知识，着重于光伏发电系统的应用。光伏发电技术更新迭代速度快，为反映当前光伏发电技术的进展，本书在第3版的基础上，重点更新了晶硅太阳电池制造工艺和高效电池技术相关内容，新增了光伏组件制造新工艺，增加了钙钛矿太阳电池的技术进展，详细介绍了磷酸铁锂电池技术，阐述了光伏发电系统应用新发展和新技术。各章后面带有参考文献和练习题。本书可作为有关研究机构和高等院校师生的教学参考用书，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。

　　研究员，国务院特殊津贴专家，上海市优秀技术带头人。曾任上海空间电源研究所副所长，上海太阳能科技有限公司总经理，上海市太阳能工程技术研究中心主任，上海神舟新能源发展有限公司总经理。现任华东理工大学教授，上海市太阳能学会副理事长，西藏自治区太阳能学会副理事长，中国可再生能源学会光伏专委会委员，长三角太阳能光伏技术创新中心副主任。长期从事光伏领域新材料、新工艺、新器件、新装备和产业化新技术的研究与开发。授权发明专利20余项，其中多项发明专利被行业广泛应用。多次荣获国家及省部级科技进步奖。

目　　录
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 5
1.2.1 太阳能发电的优点 5
1.2.2 太阳能发电的缺点 6
1.2.3 太阳能发电的类型 6
1.3 近年来世界光伏产业的发展状况 7
1.3.1 太阳电池生产 7
1.3.2 光伏应用市场 9
1.4 中国光伏产业的发展 12
1.4.1 中国光伏发电历程 12
1.4.2 中国光伏产业现状 13
练习题 16
第2章 太阳辐射 17
2.1 太阳概况 17
2.2 日地运动 18
2.2.1 地球概况 18
2.2.2 真太阳时 19
2.2.3 日出和日落规律 20
2.3 天球坐标 21
2.3.1 赤道坐标系 21
2.3.2 太阳角的计算 23
2.4 跟踪平面的角度 26
2.5 太阳辐射量 27
2.5.1 大气层外的太阳辐射 28
2.5.2 到达地表的太阳辐照度 31
2.5.3 地表倾斜面上的小时太阳辐照量 34
2.5.4 地表倾斜面上的月平均太阳辐照量 37
练习题 42
第3章 晶硅太阳电池的基本原理 43
3.1 太阳电池的分类 43
3.1.1 按照基体材料分类 43
3.1.2 按照电池结构分类 45
3.1.3 按用途分类 45
3.2 太阳电池的工作原理 46
3.2.1 半导体 46
3.2.2 能带结构 46
3.2.3 本征半导体、掺杂半导体 47
3.2.4 n型和p型半导体 49
3.2.5 p-n结 50
3.2.6 光生伏特效应 51
3.2.7 太阳电池基本工作原理 52
3.2.8 晶硅太阳电池的结构 52
3.3 太阳电池的电学特性 53
3.3.1 标准测试条件 53
3.3.2 太阳电池等效电路 53
3.3.3 太阳电池的主要技术参数 55
3.3.4 影响太阳电池转换效率的因素 60
练习题 64
第4章 晶硅太阳电池的制造 65
4.1 硅材料的制备 65
4.1.1 金属硅的制备 65
4.1.2 高纯多晶硅的制备 66
4.2 硅锭的制备 69
4.2.1 单晶硅棒的制备 69
4.2.2 多晶硅锭的制备 73
4.2.3 类（准）单晶硅锭的制备 75
4.3 硅片的制备 76
4.3.1 单晶硅片的制备 76
4.3.2 多晶硅片的制备 77
4.3.3 线切割技术 78
4.4 晶硅太阳电池的制造 79
4.4.1 表面织构化 81
4.4.2 扩散制结 83
4.4.3 选择性发射极技术 85
4.4.4 边缘刻蚀 85
4.4.5 沉积背钝化膜 86
4.4.6 沉积减反射膜 87
4.4.7 激光开槽（孔） 88
4.4.8 印刷电极 89
4.4.9 烧结工艺 89
4.4.10 光（电）注入退火 90
4.4.11 电性能测试 90
4.5 高效晶硅太阳电池技术 91
4.5.1 TOPCon太阳电池 91
4.5.2 HJT太阳电池 91
4.5.3 IBC太阳电池 92
4.5.4 MWT太阳电池 93
练习题 94
第5章 晶硅光伏组件的制造 95
5.1 光伏组件的结构 95
5.2 光伏组件封装材料 96
5.3 光伏组件工艺流程 100
5.4 高效组件技术 102
5.5 组件安全认证 105
5.5.1 主要认证标准 105
5.5.2 可靠性测试项目 108
练习题 111
第6章 薄膜太阳电池 112
6.1 概述 112
6.2 非晶硅太阳电池 113
6.2.1 非晶硅太阳电池发展简史 113
6.2.2 非晶硅太阳电池结构 114
6.2.3 非晶硅太阳电池的制造 118
6.2.4 非晶硅太阳电池的产业化情况 119
6.3 碲化镉（CdTe）太阳电池 119
6.3.1 CdTe材料与电池特点 119
6.3.2 CdTe太阳电池的结构 120
6.3.3 CdTe太阳电池的制造 120
6.3.4 CdTe太阳电池产业化情况 123
6.4 铜铟镓硒（CIGS）太阳电池 123
6.4.1 CIGS太阳电池的特点 123
6.4.2 CIGS太阳电池的结构 124
6.4.3 CIGS太阳电池的制造 125
6.4.4 CIGS太阳电池产业化情况 127
6.5 钙钛矿太阳电池（Perovskite Solar Cells） 129
6.5.1 钙钛矿太阳电池发电原理及特点 130
6.5.2 单结钙钛矿太阳电池 133
6.5.3 钙钛矿叠层太阳电池 138
6.5.4 钙钛矿太阳电池的产业化及其应用展望 143
6.6 染料敏化太阳电池（Dye Sensitized Solar Cell，DSC） 155
6.7 有机半导体太阳电池 157
6.8 薄膜太阳电池市场及发展前景 158
练习题 162
第7章 光伏发电系统部件 163
7.1 光伏方阵 163
7.2 二极管 164
7.3 储能设备 164
7.3.1 主要储能技术 165
7.3.2 磷酸铁锂电池 170
7.4 锂离子储能系统 174
7.4.1 磷酸铁锂电池储能系统分析 174
7.4.2 储能锂电池管理系统（BMS） 176
7.5 光伏并网逆变器 177
练习题 184
第8章 聚光与跟踪 185
8.1 聚光光伏发电 185
8.1.1 聚光光伏发电的优缺点 185
8.1.2 聚光光伏部件 186
8.1.3 聚光光伏系统 193
8.1.4 聚光光伏发电现状 198
8.2 太阳能跟踪器 198
8.2.1 跟踪器的分类 199
8.2.2 太阳能跟踪器的组成 204
8.2.3 太阳能跟踪器的应用 204
练习题 206
第9章 光伏发电项目的建设 207
9.1 光伏发电系统的设计 207
9.1.1 光伏发电系统的总体目标 207
9.1.2 并网光伏发电系统的设计 208
9.1.3 离网光伏发电系统设计 224
9.1.4 光伏发电系统的硬件设计 234
9.1.5 其他设计 239
9.2 光伏发电系统的施工 245
9.2.1 系统安装前的准备 245
9.2.2 光伏方阵的安装 245
9.2.3 控制器和逆变器等电气设备的安装 250
9.2.4 电气一次设备的安装 252
9.2.5 电气二次设备的安装 253
9.2.6 防雷和接地 253
9.2.7 蓄电池组的安装 253
9.2.8 光伏发电系统的调试 254
9.3 光伏发电工程的验收 254
9.3.1 单位工程验收 255
9.3.2 工程启动验收 256
9.3.3 工程试运和移交生产验收 256
9.3.4 工程竣工验收 256
练习题 257
第10章 光伏发电系统的应用 259
10.1 光伏发电系统的分类 259
10.1.1 并网系统 259
10.1.2 离网系统 261
10.1.3 混合系统 261
10.2 光伏系统的应用场景 263
10.2.1 光伏照明 263
10.2.2 光伏交通 264
10.2.3 光伏农业 267
10.2.4 光伏建筑 268
10.2.5 水面光伏 270
10.2.6 其他应用场景 271
10.3 空间光伏电站 273
练习题 275
第11章 光伏发电的效益分析 276
11.1 光伏发电的经济效益 276
11.1.1 成本计算方法 276
11.1.2 影响成本的因素 278
11.1.3 光伏发电成本的历史及展望 281
11.2 光伏发电的环境效益 283
11.2.1 光伏发电的能量偿还时间 283
11.2.2 光伏发电减少CO2排放量 286
11.3 光伏发电的其他效益 289
11.3.1 增加就业岗位 289
11.3.2 节省燃料 289
11.3.3 减少输电损失 290
11.3.4 安全的能源供应 290
练习题 292