太阳能电池原理与应用_夏乾善宋伟孙志_9787502497224

本书共9个章，主要内容如下：第1章介绍能源与环境问题、全球能源发展现状、能源的可持续发展理念，阐述太阳能光伏电池发电技术的发展史及我国相关产业的发展现状。第2章介绍太阳辐射的基础理论以及太阳能资源的分布情况，阐述我国太阳能光伏电池发电技术的发展前景。第3章介绍太阳能光伏电池所涉及的固体物理与半导体物理基础理论。第4章介绍现有不同种类太阳能光伏电池的发电原理。第5章贴合行业发展现状，着重介绍晶硅太阳能光伏电池材料的制造工艺与质量检测方法，分析现有工艺的不足，阐述改进方向。第6章介绍晶硅太阳能光伏电池组件的结构与封装工艺，阐述组件结构的设计思想。第7章介绍晶硅太阳能光伏电池的输出特性及检测手段，并提出可供学生操作的实验方案。第8章介绍太阳能光伏电池发电系统的结构与构成。第9章紧跟当前科技前沿，介绍其他尚未商业化的新型太阳能光伏电池材料的研究方法与进展。

目录第一章绪论第一节能源与环境问题一、能源的概念二、能源的分类三、能源与社会发展四、化石能源造成的环境问题五、可再生能源第二节我国能源概述一、我国能源现状二、我国能源问题与对策三、我国可再生能源发展现状与前景第三节太阳能的利用一、太阳能的特点二、太阳能的利用方式三、我国对太阳能利用的历史第四节太阳能光伏电池发电技术的发展史一、太阳能光伏电池的发展史二、太阳能光伏发电产业的发展现状第五节我国太阳能光伏电池的发展史及产业发展现状一、我国太阳能光伏电池的发展史二、我国太阳能光伏电池产业发展现状阅读材料：复习思考题参考文献第二章太阳辐射第一节太阳及与地球的天文关系一、太阳二、地球的公转与自转三、天球及天球坐标系四、太阳时与太阳位置第二节太阳辐射一、太阳光谱二、太阳辐射三、太阳常数四、太阳辐射强度第三节太阳能资源的分布一、全球太阳能资源的分布二、我国太阳能资源的分布阅读材料：复习思考题参考文献第三章半导体物理知识第一节晶体结构与晶体缺陷一、晶格二、晶向与晶面三、晶体的对称性四、点缺陷与线缺陷第二节能带理论一、能级二、能带三、半导体导电能力的能带来解释四、费米能级第三节半导体特性一、本征半导体的导电结构二、典型半导体的能带结构三、半导体中的杂质能级四、缺陷能级第四节半导体中的导电原理一、电子与空穴二、载流子第五节本征半导体与杂质半导体一、本征半导体二、杂质半导体第六节半导体结一、功函数二、金属-半导体接触三、半导体-半导体接触四、半导体-电解质接触五、体异质结六、表面态和界面态阅读材料：复习思考题参考文献第四章光生伏特效应第一节半导体的光学性质一、半导体的光学常数二、半导体的光吸收第二节 PN结的光生伏特效应一、光生电流二、光电压第三节 PN结太阳能光伏电池特性一、理想太阳能光伏电池的等效电路二、太阳能光伏电池的伏安特性三、转换效率第四节太阳能光伏电池的效率影响因素一、寄生电阻二、太阳辐射强度影响三、温度影响四、太阳能光伏电池的串联与并联第五节肖特基结一、金属与半导体的功函数二、肖特基势垒三、肖特基结的伏安特性与欧姆接触第六节 MIS结构一、表面态对接触势垒的影响二、表面电场效应三、MIS太阳能光伏电池第七节半导体异质结一、界面态二、异质结能带图三、异质结的伏安特性第八节非晶态半导体一、非晶态半导体的结构二、非晶硅太阳能光伏电池阅读材料：复习思考题参考文献第五章晶硅太阳能光伏电池材料制造工艺第一节多晶硅原料的制造工艺一、硅材料的理化特性二、金属硅的制造三、改良西门子法制造多晶硅四、硅烷法制造多晶硅五、多晶硅的其他制造方法第二节单晶硅棒的制造工艺一、直拉法制造单晶硅棒二、连续加料直拉法三、磁控直拉法四、悬浮区熔法制造单晶硅棒五、单晶硅棒的其他制造方法第三节多晶硅锭的铸造工艺一、多晶硅锭的铸造原理二、布里曼法三、热交换法四、浇筑法五、电磁铸造法六、多晶硅锭七、影响多晶硅锭质量的影响因素第四节晶硅材料的切片工艺一、硅片的分类二、切片流程三、砂浆线切割四、金刚石线切割五、硅片的直接制造技术六、硅片的等级标准第五节晶硅太阳能光伏电池材料的制造工艺及质量控制一、表面制绒及质量二、扩散制结三、刻蚀与去除磷硅玻璃四、镀减反射膜五、印刷电极六、烧结工艺七、质量检测方法阅读材料：复习思考题参考文献第六章晶硅太阳能光伏电池组件的制造工艺第一节主要封装材料一、电池片二、钢化玻璃三、EVA胶膜四、TPT背板五、边框及接线盒第二节组件的封装工艺一、电池片检测与分选二、电极焊接三、叠层四、层压五、修边及装框六、接线盒焊接第三节组件的质量检测一、目检二、电致发光测试三、绝缘耐压测试四、电性能检测五、总装检测阅读材料：复习思考题参考文献第七章太阳能光伏电池的性能测试第一节太阳能光伏电池的电性能测量方法一、太阳能光伏电池的电学参数二、伏安特性测量方法三、光谱响应测量方法四、温度系数测量方法第二节太阳能光伏电池电性能的测试实验一、实验目的二、实验原理三、实验设备与材料四、实验内容与步骤五、注意事项六、数据记录及处理阅读材料：复习思考题参考文献第八章太阳能光伏电池发电系统第一节发电系统分类一、离网型发电系统二、并网型发电系统三、光伏建筑一体化第二节并网型太阳能光伏电池发电系统的体系结构一、集中式结构二、串行结构三、多支路结构四、模块式结构第三节太阳能光伏电池并网逆变器一、并网逆变器的电路拓扑二、并网逆变器的功能阅读材料：复习思考题参考文献第九章其他太阳能光伏电池材料及组件第一节非晶硅薄膜太阳能光伏电池一、概述二、非晶硅薄膜太阳能光伏电池材料与特性三、非晶硅薄膜太阳能光伏电池四、微晶硅薄膜太阳能光伏电池第二节化合物半导体太阳能光伏电池一、概述二、化合物半导体太阳能光伏电池材料与特性三、碲化镉薄膜太阳能光伏电池四、铜铟镓硒薄膜太阳能光伏电池第三节染料敏化太阳能光伏电池一、概述二、染料敏化太阳能电池的发电原理三、染料敏化太阳能电池的材料与结构四、叠层染料敏化太阳能电池五、柔性染料敏化太阳能电池第四节有机薄膜太阳能电池一、概述二、有机薄膜太阳能电池的发电原理三、有机薄膜太阳能电池的结构四、有机薄膜太阳能电池的研究进展第五节钙钛矿太阳能电池一、概述二、钙钛矿太阳能电池的发电原理三、钙钛矿太阳能电池的结构四、钙钛矿太阳能电池的研究进展阅读材料：复习思考题参考文献样章（可以是前言或部分章节）前言随着现代技术的飞速发展，煤炭、石油及天然气等不可再生的化石能源的消耗量越来越大，化石能源储量不断减少，而且在其生产和消费过程中所排放的大量污染物现已严重的影响了生态环境。太阳能、风能、海洋能等无污染的清洁可再生能源得到快速的发展，在很大程度上缓解了部分国家的能源压力。光伏发电系统凭借建设周期短、使用寿命长、环境污染少、可实现光伏建筑一体化等特点，近年来发展迅速，并在世界范围内得到普遍的应用与推广，现已成为较为重要的可再生能源。我国太阳能光伏产业在近20年的时间里也在快速成长，诞生了一批极具国际竞争力的生产企业，形成了具有规模化、专业化、国际化的上下游产业链。2003年我国成为世界上最大的光伏组件生产国，2020年硅片产量达到了161.3GW，占全球产量的90%以上，几乎全球硅片都来源于我国。同时，我国在太阳能光伏发电系统的使用量显著提高，2020年我国光伏发电量为2605亿千瓦时，截至到2021年上半年，全国光伏发电累计装机为267.08GW。近年来，我国对光伏产业的发展方向与目标给出了明确的指示，2021年5月11日，国家能源局发布的《关于2021年风电、光伏发电开发建设有关事项的通知》，明确提出2021年全国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重达到11%左右，后续逐年提高。在“十四五”期间，我国光伏年均新增光伏装机或将在70-90GW之间，为达成2030年碳达峰，2060年前实现碳中和，光伏发电行业将成为长期处于高速发展的状态，据此预测2026年我国光伏发电行业累计装机量可能在673-793GW之间。因此，我国的光伏发电产业势必将对全球新能源的供给做出实质性贡献。然而，太阳能光伏发电技术主要包括材料研发与制备、器件组装、性能测试及发电系统并网等多个关键环节，是一项涉及半导体物理、材料、电气、电子、机械及地理等多学科交叉的综合性高新科技，相关专业技术人员培养难度较大，现今对于全方位的太阳能光伏发电相关专业的专业人才极度匮乏。为此，已有部分高等工科院校开设了光伏发电的相关专业课程。本书希望能够为高等院校学生及相关领域从业人员提供光伏发电技术的理论基础及工程技术知识储备，为新工科建设相关专业中的新能源科学与工程专业的发展做好铺垫，为培养我国太阳能光伏领域专业人才贡献绵薄之力。本书由哈尔滨理工大学电气与电子工程学院的夏乾善、孙志、宋伟编写。全书分为9章。第1章介绍了能源与环境问题、全球能源发展现状、能源的可持续发展理念，阐述太阳能电池发电技术的发展史及我国相关产业的发展现状。第2章介绍太阳辐射的基础理论以及太阳能资源的分布情况。第3-4章介绍了裟艿绯厮婕暗墓烫逦锢碛氚氲继逦锢淼幕±砺郏约跋钟兄掷嗵裟艿绯氐姆⒌缭怼５�5-6章贴合行业发展现状，着重介绍了晶硅太阳能电池材料的制造工艺、组件的封装工艺与质量检测方法。第7章介绍了晶硅太阳能光伏电池的输出特性及现有的检测手段，并提出了可供学生操作的实验方案。第8章介绍太阳能光伏电池发电系统的结构与构成。第9章紧跟当前科技前沿，介绍了其他尚未商业化的新型太阳能光伏电池材料的研究进展。本书在编写中参考了大量著作与文献资料，在此谨向相关作者致以谢意；如有遗漏，望相关作者指出，作者将在下版做出修改，在此预先向相关作者致以歉意。作者在编写过程中力求相关理论知识全面而准确、表

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