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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 4

1.2.1 太阳能发电的优点 4

1.2.2 太阳能发电的缺点 4

1.3 近年来世界光伏产业的发展状况 5

1.3.1 太阳电池的生产 5

1.3.2 光伏应用市场 8

1.4 中国光伏产业的发展 10

1.5 部分国家（地区）发展光伏发电的规划和展望 11

1.5.1 日本 11

1.5.2 欧盟 12

1.5.3 美国 15

1.5.4 中国 18

第2章 太阳辐射 19

2.1 太阳概况 19

2.2 日地运动 20

2.3 日出和日落规律 21

2.4 天球坐标 21

2.4.1 赤道坐标系 21

2.4.2 地平坐标系 23

2.4.3 太阳角的计算 23

2.4.4 两排方阵之间的距离 25

2.5 太阳辐射量 26

2.5.1 大气层外的太阳辐射 27

2.5.2 到达地表的太阳辐照度 29

2.5.3 地表倾斜面上的小时太阳辐照量 32

2.5.4 地表倾斜面上的月平均太阳辐照量 37

第3章 晶体硅太阳电池的工作原理 41

3.1 太阳电池的分类 41

3.1.1 按基体材料分 41

3.1.2 按电池结构分 44

3.1.3 按用途分 44

3.2 太阳电池的工作原理 45

3.2.1 半导体 45

3.2.2 P型和N型半导体 46

3.2.3 P-N结 47

3.2.4 内光电效应 48

3.2.5 太阳电池基本工作原理 49

3.2.6 晶体硅太阳电池的结构 49

3.3 太阳能电池的电学特性 50

3.3.1 标准测试条件 50

3.3.2 太阳电池等效电路 50

3.3.3 太阳电池的主要技术参数 51

3.4 提高太阳电池效率的一些方法 56

3.4.1 最大功率跟踪 56

3.4.2 聚光 58

第4章 薄膜太阳电池 62

4.1 概述 62

4.2 非晶硅太阳电池 63

4.2.1 非晶硅薄膜 65

4.2.2 非晶硅太阳电池结构 66

4.2.3 P-I-N型非晶硅太阳电池工作原理 67

4.2.4 非晶硅太阳电池设计 68

4.2.5 大面积非晶硅太阳电池 69

4.2.6 非晶硅太阳电池的衰减及可靠性 70

4.3 其他薄膜太阳电池 74

4.3.1 纳米硅及多晶硅薄膜太阳电池 75

4.3.2 化合物薄膜太阳电池 75

4.3.3 染料敏化太阳电池 77

4.3.4 有机半导体太阳电池 78

4.4 叠层／多结叠层及渐变带隙太阳电池 78

4.4.1 改进非晶硅电池性能的措施 78

4.4.2 叠层非晶硅太阳电池 79

4.4.3 渐变带隙纳米硅太阳电池 81

4.5 集成型非晶硅太阳电池 84

4.5.1 集成型非晶硅太阳电池的特点 84

4.5.2 集成型非晶硅太阳电池的结构 85

4.5.3 集成型非晶硅太阳电池的设计原则 85

4.5.4 集成型非晶硅太阳电池的工艺 86

4.6 薄膜太阳电池的发展机遇 87

第5章 太阳电池的制造 89

5.1 硅材料制备 89

5.1.1 四氯化硅法 89

5.1.2 三氯氢硅法 89

5.1.3 硅烷法 90

5.2 多晶硅的制备 91

5.3 单晶硅的制备 91

5.3.1 直拉单晶法 91

5.3.2 区熔法 92

5.3.3 磁拉法 92

5.4 片状硅（带硅）制备 92

5.5 晶体硅太阳电池制造 92

5.5.1 原材料切割 93

5.5.2 表面处理 94

5.5.3 制作绒面 94

5.5.4 扩散制结 97

5.5.5 去边（刻蚀） 99

5.5.6 去磷硅玻璃 100

5.5.7 制作减反射膜 101

5.5.8 制作电极 103

5.5.9 太阳电池性能测试 104

5.6 高效太阳电池工艺简介 106

5.6.1 单晶硅高效电池 106

5.6.2 多晶硅高效电池 108

5.7 太阳电池组件的封装 109

5.7.1 太阳电池组件封装材料 111

5.7.2 太阳电池组件封装工序 112

第6章 光伏系统部件 116

6.1 太阳电池方阵 116

6.1.1 太阳电池方阵的结构 116

6.1.2 太阳电池组件连接的原则 116

6.2 二极管 117

6.3 蓄电池 118

6.3.1 铅酸蓄电池 118

6.3.2 免维护铅酸蓄电池 121

6.3.3 胶体蓄电池 121

6.3.4 镍镉电池 122

6.3.5 镍氢电池 124

6.3.6 蓄电池的性能参数 124

6.4 控制器 129

6.5 逆变器 131

6.5.1 逆变器的分类 131

6.5.2 逆变器的技术性能 131

6.5.3 光伏并网逆变器 132

第7章 光伏系统的应用 139

7.1 光伏系统的类型 139

7.1.1 离网非户用系统 139

7.1.2 离网户用系统 157

7.1.3 分布式并网系统 158

7.1.4 集中式并网系统 158

7.1.5 混合系统 162

7.2 光伏组件的特殊应用 164

7.2.1 光伏与建筑一体化 164

7.2.2 光伏声屏障系统 167

7.3 空间光伏电站 170

第8章 光伏系统的设计 174

8.1 光伏系统容量的设计 174

8.1.1 优化设计的基本原则 174

8.1.2 技术条件 174

8.1.3 方阵倾角的选择 176

8.1.4 均衡性负载光伏系统设计 179

8.1.5 季节性负载光伏系统设计 186

8.1.6 特殊要求负载光伏系统设计 188

8.1.7 并网光伏系统的设计 189

8.2 光伏系统的机械结构设计 191

8.2.1 确定现场布置 191

8.2.2 设计方阵支架 192

8.2.3 设计安排配电房 192

8.3 电气设计 192

8.4 辅助设备选配 192

8.5 热环境设计 193

8.6 其他设计 194

第9章 光伏系统的安装、调试及维护 195

9.1 光伏系统的安装 195

9.1.1 太阳电池方阵的安装 195

9.1.2 控制器和逆变器等电气设备的安装 197

9.1.3 蓄电池组的安装 199

9.2 光伏系统的调试 200

9.2.1 调试前的准备工作 200

9.2.2 方阵调试 201

9.2.3 控制器调试 201

9.2.4 离网逆变器调试 202

9.2.5 并网逆变控制器调试 202

9.3 光伏系统的维护及管理 204

9.3.1 日常维护 205

9.3.2 定期检查 205

第10章 光伏发电的效益分析 207

10.1 光伏发电的能量偿还时间 207

10.1.1 概述 207

10.1.2 国外分析综述 208

10.1.3 相关参数的计算 219

10.2 光伏系统减少CO2排放量 221

10.2.1 发电排放的温室气体 221

10.2.2 CO2排放指数 222

10.2.3 光伏减排CO2潜力 225

10.3 增加就业岗位 226

附录 光伏优化设计软件介绍 228

参考文献 233