本書詳細地介紹了太陽能應用的基本原理，主要包括概述、太陽輻射、太陽能應用分類、太陽能光伏發(fā)電應用技術、光伏應用系統(tǒng)、太陽能光熱應用技術和光伏小組件生產(chǎn)實訓等內(nèi)容。
本書可以作為大專院校和大學本科生的教材，也可以作為從事太陽能或可再生能源利用、能源工程、環(huán)境保護等工作的相關人員的參考書。
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能源與環(huán)境是人們一直關注的話題，隨著經(jīng)濟的發(fā)展，人口不斷增加，人類對于能源的需求會越來越大。但是目前能源市場占主導地位的化石能源是不可再生的，而且化石能源的利用會帶來一系列環(huán)境問題。太陽能作為一種無污染、取之不盡、用之不竭的能源，在未來能源市場中，是化石能源最好的替代品。近幾年，世界范圍內(nèi)光伏產(chǎn)品的利用和普及得到了迅猛的發(fā)展。
太陽能的應用范圍很廣，本書主要向讀者介紹太陽能應用的相關內(nèi)容。全書共分為七個理論模塊和一個實訓模塊。模塊一、模塊二和模塊三是太陽能應用的基礎知識，主要介紹太陽能概述、太陽輻射的基本知識和太陽能應用的分類；模塊四和模塊五是太陽能光伏應用知識，主要介紹太陽能光伏發(fā)電應用技術，包括光伏發(fā)電原理、太陽能電池的電學特性、晶硅光伏電池制備工藝，以及光伏應用系統(tǒng)的組成及功能等內(nèi)容；模塊六是太陽能光熱應用技術，主要介紹太陽能光熱應用原理、太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng)、太陽能光熱應用前景等內(nèi)容；模塊七是實訓部分，主要介紹光伏小組件生產(chǎn)實訓相關的內(nèi)容。
本書的編寫得到了天津中德應用技術大學相關領導的大力支持，同時也得到了不少同行同事、行業(yè)專家、企業(yè)人員的幫助，借此謹向他們表示衷心的感謝！
由于編者時間倉促，水平有限，書中不足之處在所難免，敬請廣大讀者批評指正。
模塊一 概述 1
單元一 能源的定義與分類 1
一、能源的定義 1
二、能源的分類 1
單元二 開發(fā)應用太陽能的意義 2
一、能源與需求 2
二、生態(tài)環(huán)境危機 3
三、發(fā)展低碳經(jīng)濟的需要 4
四、電網(wǎng)覆蓋面 4
單元三 太陽能的應用形式和特點 5
一、太陽能的應用形式 5
二、太陽能的特點 6
單元四 太陽能資源的分布 6
測試題 8
模塊二 太陽輻射 10
單元一 太陽概況 10
單元二 日地相對運動 12
一、日地位置關系 12
二、坐標系 13
三、太陽角的計算 16
單元三 太陽輻射量 17
一、大氣層外的太陽輻射 17
二、大氣對太陽輻射的影響 19
三、到達地面的太陽輻射能 20
測試題 22
模塊三 太陽能應用分類 24
單元一 太陽能光電應用 24
一、晶體硅太陽能電池 24
二、薄膜太陽能電池 25
單元二 太陽能光熱應用 30
一、太陽能集熱器 30
二、其他種類太陽能光熱應用 34
單元三 太陽能光熱發(fā)電 39
一、太陽能光熱發(fā)電的類型 39
二、太陽能光熱發(fā)電的發(fā)展趨勢 40
單元四 太陽能制冷 40
一、太陽能光電制冷 41
二、太陽能光熱制冷 42
測試題 45
模塊四 太陽能光伏發(fā)電應用技術 47
單元一 光伏發(fā)電原理 47
一、半導體 47
二、能帶結(jié)構(gòu) 48
三、本征半導體和雜質(zhì)半導體 50
四、PN結(jié) 53
五、光生伏特效應 54
六、太陽能電池結(jié)構(gòu)和基本工作原理 55
單元二 太陽能電池的電學特性 56
一、太陽能電池的標準測試條件 56
二、太陽能電池等效電路 57
三、太陽能電池的主要技術參數(shù) 57
四、溫度對太陽能電池的影響 59
五、太陽輻照度對電池性能的影響 60
單元三 晶硅光伏電池制備工藝介紹 60
一、硅材料的制備和選取 61
二、單晶硅的制備 63
三、多晶硅的制備 66
四、硅片的制備 68
五、電池的制作 69
六、晶硅電池組件封裝 76
測試題 79
模塊五 光伏應用系統(tǒng) 81
單元一 光伏系統(tǒng)部件 81
一、太陽能電池方陣 81
二、二極管 82
三、儲能裝置 83
四、控制器 90
五、逆變器 92
單元二 光伏系統(tǒng)應用 95
一、離網(wǎng)非戶用光伏系統(tǒng) 95
二、離網(wǎng)戶用光伏系統(tǒng) 96
三、分布式并網(wǎng)光伏系統(tǒng) 96
四、集中式并網(wǎng)光伏系統(tǒng) 97
五、混合系統(tǒng) 97
測試題 98
模塊六 太陽能光熱應用技術 100
單元一 太陽能光熱應用原理 100
一、太陽能光熱轉(zhuǎn)換原理 100
二、太陽能光熱熱能儲存 101
單元二 太陽能光熱發(fā)電系統(tǒng) 104
一、槽式太陽能光熱發(fā)電 105
二、塔式太陽能光熱發(fā)電 108
三、碟式斯特林太陽能光熱發(fā)電 110
四、菲涅爾式太陽能光熱發(fā)電 111
五、系統(tǒng)對比 112
單元三 太陽能光熱應用前景 112
一、太陽能光熱應用現(xiàn)存問題 112
二、太陽能光熱應用前景 113
測試題 114
模塊七 光伏小組件生產(chǎn)實訓 116
實訓一 電池片的電性能測試和分選 116
實訓二 激光劃片 118
實訓三 電池片的焊接 120
實訓四 拼接與層疊 123
實訓五 層壓 126
實訓六 裝框和安裝接線盒 127
實訓七 組件測試 131
附錄一 關鍵詞匯中英文對照 133
附錄二 部分術語及物理量解釋 138
參考文獻 141
Contents
Module?Ⅰ Introduction 1
Unit?Ⅰ The Definition and Classification of Energy 1
Ⅰ. ?The Definition of Energy 1
Ⅱ. ?The Classification of Energy 1
Unit?Ⅱ The Significance of Exploiting Solar Energy 2
Ⅰ. ?Energy and Its Demand 2
Ⅱ. ?The Crisis of Ecological Environment 3
Ⅲ. ?The Requirement of a Lowcarbon Economic Development 4
Ⅳ. ?The Grid Coverage 4
Unit?Ⅲ Using Forms and Characteristics of Solar Energy 5
Ⅰ. Using Forms of Solar Energy 5
Ⅱ. Characteristics of Solar Energy 6
Unit?Ⅳ The Distribution of Solar Energy 6
Test 8
Module?Ⅱ Solar Radiation 10
Unit?Ⅰ The General Situation of the Sun 10
Unit?Ⅱ The Relative Motion of SolarTerrestrial 12
Ⅰ. ?Positional Relation of the Sun and the Earth 12
Ⅱ. ?Coordinate System 13
Ⅲ. ?Calculations of Solar Angle 16
Unit?Ⅲ Solar Insolation 17
Ⅰ. ?Solar Radiation beyond the Atmosphere 17
Ⅱ. ?Effects of Atmosphere on Solar Radiation 19
Ⅲ. ?Solar Radiation to the Ground 20
Test 22
Module?Ⅲ The Classification of Solar Energy Applications 24
Unit?Ⅰ Photovoltaic Applications 24
Ⅰ. ?CrystallineSilicon Solar Cells 24
Ⅱ. ?Thin Film Solar Cells 25
Unit?Ⅱ Applications of Solar Photothermal 30
Ⅰ. ?Solar Collector 30
Ⅱ. Other Types of Solar Photothermal Applications 34
Unit?Ⅲ Solar Photothermal Power Generation 39
Ⅰ. ?Types of Solar Photothermal Power Generation 39
Ⅱ. ?The Trend of Solar Photothermal Power Generation 40
Unit?Ⅳ Solar Refrigeration 40
Ⅰ. ?Solar Photovoltaic Refrigeration 41
Ⅱ. ?Solar Photothermal Refrigeration 42
Test 45
Module?Ⅳ The Application Technology of Solar Photovoltaic 47
Unit?Ⅰ The Principle of Photovoltaic Power Generation 47
Ⅰ. ?Semiconductor 47
Ⅱ. ?Energy Band Structure 48
Ⅲ. ?Intrinsic Semiconductors and Impurity Semiconductors 50
Ⅳ. ?PN Junction 53
Ⅴ. ?Photovoltaic Effect 54
Ⅵ. ?The Structure and Basic Working Principles of Solar Cells 55
Unit?Ⅱ Electrical Characteristics of Solar Cells 56
Ⅰ. ?Standard Test Conditions for Solar Cells 56
Ⅱ. ?Equivalent Circuit of Solar Cells 57
Ⅲ. ?Main Technical Parameters of Solar Cells 57
Ⅳ. ?The Effect of Temperature on Solar Cells 59
Ⅴ. ?The Effect of Solar Irradiance on Battery Performance 60
Unit?Ⅲ The Introduction of Preparation Technology of Crystalline Silicon Solar Cells 60
Ⅰ. ?The Preparation and Selection of Silicon Materials 61
Ⅱ. ?The Preparation of Monocrystalline Silicon 63
Ⅲ. ?The Preparation of Polycrystalline Silicon 66
Ⅳ. ?The Preparation of Silicon Wafer 68
Ⅴ. ?The Fabrication of Batteries 69
Ⅵ. ?Crystalline Silicon Components Encapsulation 76
Test 79
Module?Ⅴ Photovoltaic Application System 81
Unit?Ⅰ Photovoltaic System Components 81
Ⅰ. ?Solar Cell Array 81
Ⅱ. ?Diode 82
Ⅲ ?Energy Storage Equipment 83
Ⅳ. ?Controller 90
Ⅴ. ?Inverter 92
Unit?Ⅱ Applications of Photovoltaic System 95
Ⅰ. ?Offgrid Nonhousehold Photovoltaic System 95
Ⅱ. ?Offgrid Household Photovoltaic System 96
Ⅲ. ?Distributed Gridconnected Photovoltaic System 96
Ⅳ. ?Centralized Gridconnected Photovoltaic System 97
Ⅴ. ?Hybrid System 97
Test 98
Module?Ⅵ The Technology of Solar Photothermal Application 100
Unit?Ⅰ The Principle of Solar Photothermal Application 100
Ⅰ. ?The Principle of Solar Photothermal Conversion 100
Ⅱ. ?Solar Photothermal Energy Storage 101
Unit?Ⅱ The System of Solar Photothermal Power Generation 104
Ⅰ. ?Parabolic Solar Photothermal Power Generation 105
Ⅱ. ?Tower Solar Photothermal Power Generation 108
Ⅲ. ?Dish Stirling Solar Photothermal Power Generation 110
Ⅳ. ?Fresnel Solar Photothermal Power Generation 111
Ⅴ. ?System Comparison 112
Unit?Ⅲ Prospects of Solar Photothermal Applications 112
Ⅰ. ?Existing Problems of Solar Photothermal Applications 112
Ⅱ. ?Prospects of Solar Photothermal Applications 113
Test 114
Module?Ⅶ The Training of Photovoltaic Panel Part Production 116
Project?Ⅰ Electrical Performance Test and Sorting of Cells 116
Project?Ⅱ Laser Scribing 118
Project?Ⅲ Welding of Cells 120
Project?Ⅳ Splicing and Stacking 123
Project?Ⅴ Lamination 126
Project?Ⅵ Frame and Installation of Junction Boxes 127
Project?Ⅶ Module Testing 131
AppendixⅠ The Key Words in both Chinese and English 133
AppendixⅡ Interpretations of Partial Terminology and Physical Quantity 138
References 141
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