太阳能光伏发电应用原理(第二版)

本书主要介绍了太阳能光伏发电的基本概念、发电的基本原理、电池片的制造以及硅太阳能电池的主要性能参数和太阳能电池组件的结构、生产工艺流程等。此外还重点讲述了太阳能光伏发电系统的组成和其他相关设备，全面地阐述了太阳能光伏发电系统的设计以及重要组件的安装、检查与测试。
本书可作为从事太阳能专业的本、专科学生学习的教材，也可供太阳能光伏发电技术的工程技术人员参考。

第1章 太阳和太阳能1
1·1太阳基本物理参数及结构1
1·1·1太阳基本物理参数1
1·1·2太阳里、外三层1
1·1·3太阳的成分3
1·2太阳能的来源4
1·3太阳能量的传递和辐射4
1·3·1太阳能量的传递4
1·3·2太阳能量的辐射5
1·4太阳能贮存方式6
1·5经度和纬度的确定6
1·5·1纬线与纬度7
1·5·2经线与经度7
1·5·3二十四节气8
1·6太阳常数与太阳光谱8
1·6·1太阳常数8
1·6·2太阳光谱11
1·7太阳高度角和方位角13
1·7·1太阳高度角和方位角定义13
1·7·2太阳高度对地球表面获得太阳热能量强弱的影响14
1·7·3太阳高度对利用太阳能的意义14
1·7·4太阳高度角的计算14
1·8太阳直接辐射、散射辐射与总辐射15
1·8·1直接辐射15
1·8·2散射辐射16
1·8·3太阳总辐射16
1·8·4影响太阳辐射能量的因素17
1·9大气质量18
1·10地面辐射18
1·11直达日射、漫射日射和总日射18
1·12太阳能辐射强度19
1·13日照时间和日照时数20
1·14太阳辐射能量换算关系21
1·15我国太阳能资源22
1·15·1我国太阳能资源丰富22
1·15·2我国太阳能资源分布的主要特点22
复习题23
第2章 光伏发电的电学原理25
2·1自由电子和自由电子的浓度25
2·2自由电子的迁移率和电导率25
2·3半导体与金属导体导电的机理26
2·4半导体二极管的物理特性26
2·4·1半导体二极管的单向导电现象26
2·4·2PN结的特性29
2·5半导体的能带结构与光电导31
2·5·1半导体的能带结构31
2·5·2光电导32
2·6光伏效应32
2·7半导体二极管的伏安特性33
2·7·1正向特性33
2·7·2反向特性34
2·7·3反向击穿电压34
2·8光电学35
复习题36
第3章 太阳能光伏发电电池材料及制备37
3·1太阳能电池材料的分类与性能37
3·1·1太阳能电池材料的分类37
3·1·2硅太阳能电池材料的优异性能40
3·2硅太阳能电池的制备42
3·2·1冶金级硅的生产42
3·2·2多晶硅42
3·2·3单晶硅44
3·2·4非晶硅电池45
3·3晶体硅的生产对环境的污染47
3·4硅片的切割49
3·5太阳能电池片的制造50
3·6单晶硅与多晶硅电池片的区别51
3·7硅太阳能电池的主要性能参数51
复习题52
第4章 太阳能电池组件54
4·1太阳能电池组件的概述、分类及结构作用54
4·1·1太阳能电池组件的概述54
4·1·2太阳能电池组件的分类及结构作用54
4·2太阳能电池组件的极性66
4·3对太阳能电池组件的基本要求67
4·4太阳能电池等效电路67
4·5太阳能电池生产工艺流程68
4·6太阳能电池的性能参数70
复习题72
第5章 太阳能光伏发电系统73
5·1光伏系统的工作原理与组成73
5·1·1光伏系统的工作原理73
5·1·2光伏系统的组成73
5·2光伏发电系统的分类74
5·2·1离网发电系统的组成及功能74
5·2·2并网光伏发电系统75
5·3光伏发电系统的运行方式的优势78
复习题79
第6章 太阳能电池方阵的组成和设计80
6·1太阳能电池方阵的组成和作用80
6·2太阳能电池方阵的设计82
6·2·1太阳能电池方阵组件的串、并联82
6·2·2确定电池组件峰值功率84
6·2·3太阳能电池方阵的种类84
6·2·4太阳能电池方阵的方位角84
6·2·5太阳能电池方阵的倾斜角85
6·2·6阴影85
6·2·7其他需要考虑的问题86
6·2·8太阳能电池方阵设计的实例86
6·3一种新型的太阳能方阵87
复习题88
第7章 太阳能照明贮能装置90
7·1铅酸蓄电池91
7·1·1铅酸蓄电池的分类91
7·1·2铅酸蓄电池的组成91
7·1·3铅酸蓄电池的基本概念92
7·1·4铅酸蓄电池充、放电93
7·1·5铅酸蓄电池的深度放电96
7·1·6铅酸蓄电池的容量96
7·1·7板极化成97
7·1·8铅酸蓄电池的电动势98
7·1·9功率和效率99
7·1·10铅酸蓄电池的内电阻99
7·1·11铅酸蓄电池的失效原因及其修复方法99
7·1·12铅酸蓄电池对环境的污染102
7·2太阳能光伏照明的其他贮能装置102
7·2·1镍氢电池102
7·2·2镍镉电池106
7·2·3锂电池107
7·2·4超级电容器110
7·3蓄电池容量的设计112
7·3·1在设计蓄电池容量时要特别注意的因素113
7·3·2蓄电池容量计算公式及修正系数115
7·3·3蓄电池容量计算的举例117
复习题119
第8章 太阳能控制器与逆变器121
8·1太阳能控制器121
8·1·1太阳能控制器的功能121
8·1·2选择太阳能控制器时必须注意的事项122
8·1·3光伏充电控制器的类型122
8·1·4控制器的几种基本电路和工作原理123
8·1·5提高太阳能控制器利用效果的方法124
8·1·6太阳能控制器的常见故障原因126
8·1·7最大功率点跟踪控制126
8·2光伏逆变器127
8·2·1逆变器的功能127
8·2·2逆变器的分类128
8·2·3波形逆变器129
8·2·4逆变器的工作原理129
8·2·5对逆变器的基本要求130
8·2·6逆变器的操作与维护131
8·2·7主要技术参数的控制及维护132
8·2·8逆变器的选用132
8·2·9逆变器产品的简介133
8·2·10光伏并网逆变器135
8·2·11孤岛效应的防止138
复习题139
第9章 太阳能光伏发电系统相关设备和部件141
9·1直流配电柜141
9·1·1柜体141
9·1·2开关143
9·1·3防雷器143
9·1·4防反充二极管144
9·1·5端子板144
9·2交流配电柜144
9·3电度表145
9·4后备电源146
9·5太阳能光伏发电系统的防雷146
9·5·1雷电的分类及危害146
9·5·2防雷设备和措施147
9·5·3防雷元件的选择150
9·5·4避雷对光伏系统的要求152
复习题153
第10章 太阳能光伏发电系统和设计155
10·1太阳能光伏发电系统工作原理、基本组成及设计的原则155
10·2太阳能光伏发电系统设计时的调查与技术条件155
10·2·1发电系统设计时的调查155
10·2·2发电系统设计的技术条件156
10·3光伏发电系统设计公式与综合设计系数158
10·4发电系统设计的我国主要城市的辐射参数值158
10·5太阳能发电系统的设计159
10·6太阳能发电系统设计的具体计算实例166
10·7风光互补路灯设计案例分析169
10·7·1设计的依据和适宜地区169
10·7·2风光互补照明路灯系统组成及要求169
10·8建筑住宅用太阳能光伏系统的设计173
10·8·1太阳能光伏系统应用于建筑领域的优势174
10·8·2我国绝大多数采用电池贮能的“独立供电方式”174
10·8·3“并网供电方式”对太阳能光伏发电系统的要求175
10·8·4防止措施175
10·8·5住宅太阳能光伏发电系统的问题176
10·8·6住宅太阳能光伏系统的设计176
10·9系统优化的设计180
复习题181
第11章 太阳能光伏发电系统的安装与测试183
11·1太阳能光伏发电系统的安装184
11·1·1安装前的调查184
11·1·2基础的安装185
11·1·3太阳能电池组件的安装187
11·1·4控制器的安装188
11·1·5逆变器的安装188
11·1·6蓄电池的安装188
11·1·7防雷器的安装189
11·1·8布线工程190
11·1·9太阳能光伏发电系统对接地要求191
11·2太阳能路灯施工安装192
11·2·1现场勘查192
11·2·2安装布置193
11·2·3基础预制193
11·2·4太阳能发电路灯系统各个组件的安装194
11·3太阳能电池阵列的检查与测试195
11·３·1光伏发电系统的检查195
11·3·2太阳能光伏发电系统的测试196
复习题200
参考文献202