太陽能光伏發電應用技術

第1章 緒論
1.1 開發利用太陽能的重要意義
1.1.1 化石燃料正面臨逐漸枯竭的危機局面
1.1.2 保護生態環境逐漸受到人們的重視
1.1.3 常規電網的局限性
1.2 太陽能發電的特點
1.2.1 太陽能發電的優點
1.2.2 太陽能發電的缺點
1.3 近年來世界光伏產業的發展狀況
1.3.1 太陽電池的生產
1.3.2 光伏應用市場
1.4 中國光伏產業的發展
1.5 部分國家（地區）發展光伏發電的規劃和展望
1.5.1 日本
1.5.2 歐盟
1.5.3 美國
1.5.4 中國
第2章 太陽輻射
2.1 太陽概況
2.2 日地運動
2.3 日出和日落規律
2.4 天球坐標
2.4.1 赤道坐標系
2.4.2 地平坐標系
2.4.3 太陽角的計算
2.4.4 兩排方陣之間的距離
2.5 太陽輻射量
2.5.1 大氣層外的太陽輻射
2.5.2 到達地表的太陽輻照度
2.5.3 地表傾斜面上的小時太陽輻照量
2.5.4 地表傾斜面上的月平均太陽輻照量
第3章 晶體 太陽電池的工作原理
3.1 太陽電池的分類
3.1.1 按基體材料分
3.1.2 按電池結構分
3.1.3 按用途分
3.2 太陽電池的工作原理
3.2.1 半導體
3.2.2 P型和N型半導體
3.2.3 P-N結
3.2.4 內光電效應
3.2.5 太陽電池基本工作原理
3.2.6 晶體 太陽電池的結構
3.3 太陽能電池的電學特性
3.3.1 標準測試條件
3.3.2 太陽電池等效電路
3.3.3 太陽電池的主要技術參數
3.4 提高太陽電池效率的一些方法
3.4.1 最大功率跟蹤
3.4.2 聚光
第4章 薄膜太陽電池
4.1 概述
4.2 非晶 太陽電池
4.2.1 非晶 薄膜
4.2.2 非晶 太陽電池結構
4.2.3 P-I-N型非晶 太陽電池工作原理
4.2.4 非晶 太陽電池設計
4.2.5 大面積非晶 太陽電池
4.2.6 非晶 太陽電池的衰減及可靠性
4.3 其他薄膜太陽電池
4.3.1 納米 及多晶 薄膜太陽電池
4.3.2 化合物薄膜太陽電池
4.3.3 染料敏化太陽電池
4.3.4 有機半導體太陽電池
4.4 疊層／多結疊層及漸變帶隙太陽電池
4.4.1 改進非晶 電池性能的措施
4.4.2 疊層非晶 太陽電池
4.4.3 漸變帶隙納米 太陽電池
4.5 集成型非晶 太陽電池
4.5.1 集成型非晶 太陽電池的特點
4.5.2 集成型非晶 太陽電池的結構
4.5.3 集成型非晶 太陽電池的設計原則
4.5.4 集成型非晶 太陽電池的工藝
……
第5章 太陽電池的制造
第6章 光伏系統部件
第7章 光伏系統的應用
第8章 光伏系統的設計
第9章 光伏系統的安裝、調試及維護
第10章 光伏發電的效益分析
附錄 光伏優化設計軟件介紹
參考文獻

進人21世紀，全球經濟增長引發的能源消耗達到了前所未有的程度。常規化石燃料能源不僅在滿足人類社會發展上已經捉襟見肘，而且因化石燃料過度消耗引起的全球變暖以及生態環境惡化給人類帶來了更大的生存威脅。因此，能源和環境的可持續發展已成為人類最關注的重大問題之一。大力發展可再生能源技術是解決這個重大問題的唯一選擇。從長遠的觀點看，在各種可再生能源技術中，太陽能光伏發電具有最理想的可持續發展特征︰最豐富的資源（能源資源和材料資源，如 ）和最潔淨的發電過程。因此，太陽能光伏發電成為世界可再生能源發展的最大著力點，也是最亮點之一。

太陽能光伏發電自20世紀90年代後半期進人了快速發展時期。最近10年和最近5年太陽電池的年平均增長率分別為41．3％和49．5％。2007年太陽電池產量達到了4000MW，總裝機容量約10CW。特別是自2004年德國實施了經過修訂的《上網電價法》以來，市場需求急劇擴大，光伏產品供不應求。盡管有材料短缺的限制，2007年太陽電池／組件產量的年增長率仍然達到56．2％。

光伏發電的另一個突出特點是，並網發電的應用比例越來越大，從21世紀開始已經成為光伏發電應用的主導市場。2007年歐洲的並網光伏系統、比例達到95％以上，世界平均達到80％以上。自2000年以來，並網光伏發電的年平均增長率超過60％，是整個可再生能源技術中相對增長最快的技術。光伏發電在能源結構中正在發揮著越來越大的替代作用。

我國光伏產業是在世界光伏市場的拉動下快速發展起來的。2006年我國太陽電池產量佔世界的17．1％，僅次于日本、歐洲，成為世界太陽電池的第三大生產國；2007年我國太陽電池產量達到1088MW，佔世界總產量的27．2％，超過日本（920MW）和歐洲（1062．8MW），成為世界太陽電池的第一大生產國。雖然我國光伏發電市場目前還很小，一旦實施可再生能源法的核心條款——“上網電價法”和“全網平攤”機制，我國光伏市場必將呈現前所未有的蓬勃發展景象，成為世界最大的光伏市場。

正是在國內外光伏發電產業蓬勃發展的時刻，我們面前呈現出《太陽能光伏發電應用技術》這本專著，令人非常高興。關注光伏發電產業的熱情正在從學界、業界向整個社會擴展，有關光伏發電的科學和技術知識也成為社會最迫切、最渴望的需求之一。這本專著從實用角度出發，系統完整地介紹了有關光伏發電的相關知識，為滿足社會迫切需求做出了十分積極的貢獻。

本書作者楊金煥教授是我國資深的光伏專家，自20世紀70年代末從未間斷過光伏發電技術的研究開發。我國光伏發電應用技術的發展道路上有他厚重的足跡，這部專著又為我們展現出他在學術上嚴謹、技術上求精的治學態度和風格。

作為一部應用技術專著，本書最大的特點是具有很強的知識性、可讀性和實用性。所謂知識性，是指本書內容涵蓋了光伏發電的各種知識。值得提出的是，本書還用翔實的文獻資料說明了光伏發電的能量回收期以及光伏發電的減排作用，說明光伏發電是一種清潔能源，是一種能源回報率很高的能源技術。希望那些對光伏發電心存疑慮和誤解的朋友們有機會閱讀到這些資料，以消除誤解、開釋疑慮。

所謂可讀性和實用性，是指本書無論對從事光伏發電的專業人士，還是那些可望進入光伏發電領域或是熱心關注光伏發電的讀者，都是一本翻開就想讀下去的好書，因為它的內容實用而可讀，因為它的內容精彩而可讀。

我殷切希望本書能為我國光伏發電技術、產業和市場的發展發揮積極作用。