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第一篇 光伏系统概述 3

第一章 光伏产业发展及防雷技术 3

1.1 光伏革命发展 3

1.1.1 光伏产业发展阶段 3

1.1.2 中国太阳能产业发展历史 4

1.1.3 光伏产业未来 5

1.1.4 我国光伏产业的发展前景 6

1.1.5 光伏产业优点与缺点 6

1.1.6 光伏产业应用领域 7

1.2 光伏系统与部件 7

1.3 防雷技术 8

1.3.1 雷击形式 8

1.3.2 雷电的特点 9

1.3.3 雷电预警和避雷常识 9

1.3.4 防雷工程性措施及法规要求 9

第二章 太阳能源 11

2.1 太阳能资源 11

2.2 太阳能量的衰减 11

2.3 地表面太阳能量的分布 12

2.4 直达日射、散乱日射与全天日射 14

2.5 日射诸量 15

2.6 太阳光频谱 16

2.7 各种太阳电池的分光感度特性 16

2.8 日射量的分布 17

2.9 太阳辐射 19

2.9.1 太阳辐射几何学 19

2.9.2 照射在倾斜阵列上的光强 21

2.9.3 月平均日辐射量和其他参数 21

2.9.4 晴朗指数 22

2.9.5 倾斜面上的天空散射辐射 22

第三章 电工基础知识 24

3.1 电路 24

3.1.1 电路的组成和作用 24

3.1.2 电路图 24

3.1.3 电路的三种状态 25

3.2 电路基本物理量 25

3.2.1 电量 25

3.2.2 电流 25

3.2.3 电压 26

3.2.4 电动势、电源 27

3.2.5 电阻 27

3.2.6 电功、电功率 28

3.2.7 电流的热效应 29

3.3 欧姆定律 30

3.3.1 部分电路的欧姆定律 30

3.3.2 全电路欧姆定律 30

3.4 电阻的串联、并联电路和混联 32

3.4.1 电阻的串联电路 32

3.4.2 电阻的并联电路 33

3.4.3 电阻混联 34

3.5 电工测量基本知识 36

3.5.1 万用表的外形及基本组成 36

3.5.2 万用表的使用步骤 38

3.5.3 万用表的使用注意事项 39

3.6 隔离开关 39

3.6.1 隔离开关的定义及作用 39

3.6.2 隔离开关的分类及型号 40

3.7 熔断器 40

3.7.1 熔断器的定义及作用 40

3.7.2 熔断器的分类及型号 41

第四章 半导体硅材料 43

4.1 半导体材料 43

4.1.1 半导体材料的发展 43

4.1.2 半导体材料的组成 43

4.1.3 半导体材料的光学性质 44

4.2 本征半导体和杂质半导体 45

4.2.1 本征半导体 45

4.2.2 杂质半导体 46

4.3 半导体晶体的能带结构 47

4.3.1 晶体的固体结构 47

4.3.2 导体、绝缘体和半导体 51

4.4 半导体硅材料 56

4.4.1 硅的应用 56

4.4.2 提高多晶硅产品质量的措施 56

4.4.3 提高原料纯度 57

4.4.4 强化精馏效果 57

4.4.5 氢还原过程的改进及发展趋势 57

4.4.6 加强分析，提高灵敏度 57

4.5 硅的物理化学性质 58

4.5.1 硅的物理性质 58

4.5.2 硅的化学性质 59

4.6 半导体硅材料的制备 59

4.6.1 冶金级硅（工业硅）的制备 59

4.6.2 多晶硅的制备 59

4.6.3 单晶硅的制备 60

4.7 半导体硅材料的加工 60

4.8 半导体硅材料的主要性能参数 61

4.8.1 导电类型 61

4.8.2 晶体结构 61

4.8.3 电阻率 62

4.8.4 少子寿命 62

4.9 多晶硅工艺 63

4.9.1 氢气制备与净化工序 63

4.9.2 氯化氢合成工序 63

4.9.3 三氯氢硅合成工序 63

4.9.4 合成气干法分离工序 64

4.9.5 氢硅烷分离提纯工序 64

4.9.6 三氯氢硅氢还原工序 64

4.9.7 还原尾气干法分离工序 65

4.9.8 四氯化硅氢化工序 65

4.9.9 氢化气干法分离工序 66

4.9.10 硅芯制备工序 66

4.9.11 产品整理工序 66

4.10 硅太阳电池板 66

第五章 太阳电池 69

5.1 太阳电池的特点 69

5.2 太阳电池的发电原理及构造 70

5.3 太阳电池的种类 72

5.3.1 单晶硅太阳电池 72

5.3.2 多晶硅太阳电池 73

5.3.3 多结晶薄膜太阳电池 73

5.3.4 化合物太阳电池 74

5.3.5 有机太阳电池 75

5.3.6 薄膜太阳电池 75

5.3.7 透明太阳电池 76

5.3.8 混合型太阳电池（HIT电池） 77

5.3.9 球状太阳电池 77

5.3.10 层积型太阳电池 78

5.4 太阳电池的特性 78

5.4.1 太阳电池的输入输出特性 78

5.4.2 太阳电池的分光感度特性 82

5.4.3 太阳电池的照度特性 83

5.4.4 太阳电池的温度特性 84

5.5 太阳电池的制造方法 84

5.5.1 单晶硅太阳电池的制造方法 84

5.5.2 多晶硅太阳电池的制造方法 85

5.5.3 非晶硅太阳电池的制造方法 86

5.5.4 化合物半导体太阳电池的制造方法 86

5.6 太阳电池组件 86

5.6.1 太阳电池芯片、组件 86

5.6.2 太阳电池组件及其构造 87

5.6.3 背面衬底型组件 87

5.6.4 表面衬底型组件 87

5.6.5 填充型组件 88

5.6.6 衬底一体表面衬底组件 88

5.7 太阳电池组件的种类 89

5.7.1 一般的直流出力型太阳电池组件 89

5.7.2 建材一体型太阳电池组件 89

5.7.3 采光型太阳电池组件 94

5.7.4 新型太阳电池组件 96

5.8 建材一体型太阳电池组件的应用 97

5.8.1 太阳能光伏系统在住宅方面的应用 97

5.8.2 太阳能光伏系统在公共设施方面的应用 99

第二篇 光伏系统技术 105

第六章 光伏电池组件 105

6.1 太阳电池芯片、组件及阵列 105

6.1.1 太阳电池芯片 105

6.1.2 太阳电池组件 105

6.1.3 太阳电池阵列 105

6.1.4 太阳电池阵列的电路构成 106

6.1.5 太阳电池组件的串、并联 107

6.1.6 太阳电池方阵——防反充（防逆流）和旁路二极管 108

6.2 太阳电池组件及方阵的设计方法 108

6.2.1 太阳能光伏系统设计的诸因素 108

6.2.2 太阳能光伏系统设计调查 109

6.2.3 太阳能光伏系统设置的用途、负载情况 109

6.2.4 系统的类型、构成的选定 109

6.3 设置场所的选定 112

6.4 太阳电池的方位角、倾斜角的选定 113

6.4.1 太阳电池的方位角的选择 113

6.4.2 太阳电池的倾斜角的选定 113

6.4.3 设置的面积 113

6.4.4 太阳电池阵列的设计 113

6.4.5 太阳能光伏系统的设计步骤 113

6.5 太阳电池方阵安装角度计算 114

6.6 太阳电池方阵基本计算 115

6.7 太阳电池方阵的安装与安装要求 118

6.7.1 太阳电池方阵安装要求 118

6.7.2 太阳电池方阵安装 118

第七章 蓄电池 120

7.1 常见蓄电池的分类 120

7.1.1 原电池（一次电池）的组成 120

7.1.2 蓄电池（二次电池）的组成 121

7.2 电池制造工艺 123

7.3 蓄电池工作原理 123

7.4 蓄电池容量 123

7.4.1 蓄电池容量定义 124

7.4.2 蓄电池组容量设计 124

7.4.3 蓄电池的主要参数 125

第八章 控制器 128

8.1 太阳能光伏控制器的概述 128

8.2 光伏控制器的分类及电路原理 128

8.2.1 光伏控制器的分类 128

8.2.2 光伏控制电路 129

8.3 光伏控制器的主要特点及功能 132

8.3.1 光伏控制器的主要特点 132

8.3.2 光伏控制器的功能 133

8.3.3 光伏控制器的主要参数 133

第九章 逆变器 135

9.1 逆变器的功能及组成 135

9.2 逆变器的分类 135

9.2.1 按应用范围分类 135

9.2.2 按输出波形分类 136

9.3 逆变器的工作原理 137

9.4 逆变器的特点 140

9.5 逆变电源常见问题 140

9.6 太阳能光伏系统的逆变器 140

9.7 逆变器的绝缘方式 147

9.8 其他设备 149

9.9 光伏离网逆变器 151

9.9.1 离网独立型逆变器的电路原理分类 151

9.9.2 离网逆变器的主要性能和特点 151

9.9.3 选用离网式太阳能逆变器的注意事项 152

第十章 光伏系统 154

10.1 太阳能光伏系统概要 154

10.2 独立系统 156

10.2.1 独立系统的用途 156

10.2.2 独立系统的构成及种类 156

10.3 并网系统 157

10.3.1 有逆潮流并网系统 158

10.3.2 无逆潮流并网系统 158

10.3.3 切换式并网系统 158

10.3.4 自立运行切换型太阳能光伏系统（防灾型） 159

10.3.5 直、交流并网型太阳能光伏系统概论 159

10.3.6 地域并网型太阳能光伏系统 159

10.4 混合系统 161

10.4.1 光-热混合太阳能光伏系统 161

10.4.2 太阳能光伏、燃料电池系统 162

10.5 小规模新能源电力系统 163

10.6 太阳能光伏系统的特点 163

10.7 太阳能光伏系统的基本构成 164

第十一章 综合设计 166

11.1 独立型太阳能光伏系统的设计 166

11.2 独立型太阳能发电系统设计应用以南昌地区为例 167

第十二章 太阳能自动跟踪 172

12.1 逐日系统原理分析 172

12.2 太阳光跟踪定位传感器原理 176

第三篇 实验指导 181

实验一 铸锭炉 181

实验二 红外探伤测试 200

实验三 硅单晶少子寿命及测试 204

实验四 四探针测试仪测量薄层的电阻率 208

实验五 太阳电池组件测试 212

实验六 太阳电池板I-U特性测试 218

实验七 太阳电池板最大输出功率计算 219

实验八 太阳电池板转换效率测量 220

实验九 太阳电池板P-U特性测试 221

实验十 太阳电池板的暗伏安特性测试 222

实验十一 太阳电池组件输出特性测试 223

实验十二 电阻对填充因子的影响测试 224

实验十三 太阳电池光谱特性测试 225

实验十四 太阳能蓄电池充电控制 226

实验十五 控制器充电过压电压测试 227

实验十六 蓄电池充电电压、电流测试 228

实验十七 蓄电池放电电压、电流测试 229

实验十八 蓄电池电量估测 230

实验十九 太阳能风扇充、放电测试 231

实验二十 太阳能可变阻抗负载 232

实验二十一 太阳电池最大输出功率计算 233

实验二十二 逆变器输出电压电流测试 234

实验二十三 逆变器输出功率计算 235

实验二十四 逆变器输入电压范围测试 236

实验二十五 逆变器的转换效率计算 237

实验二十六 不同负载逆变器的电流电压测试 238

实验二十七 不同负载逆变器的功率估算 239

实验二十八 离网逆变器工作系统 240

实验二十九 独立光伏发电 243

实验三十 并网逆变器工作系统 245

实验三十一 光伏并网系统 249

实验三十二 跟踪控制器操作 252

实验三十三 太阳能光控跟踪 253

附录 254

附录一 台式温湿度计（HTC-1）使用说明书 254

附录二 太阳能控制器使用说明书 256

附录三 GN-0.2KCSD-00R型正弦波逆变电源使用说明 260

附录四 GSG-0.5KSP-W光伏并网电源使用说明 265

附录五 光伏发电运营监管暂行办法 269

主要参考文献 273