太阳能电池技术及应用PDF电子书下载

第1章 太阳能发电概述 1

1.1开发利用太阳能的重要意义 1

1.1.1替代化石能源 1

1.1.2减缓气候变化及保护环境 2

1.1.3增加就业岗位 3

1.1.4缓解偏远地区供电困难 3

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太阳能发电的发展 4

1.4世界太阳能电池产量 7

1.5世界光伏产业发展 8

1.5.1原料 8

1.5.2产业链 9

1.5.3太阳能光伏产业市场 10

1.5.4晶体硅太阳能电池与薄膜太阳能电池技术进展 12

1.5.5太阳能电池及组件成本和价格变化 13

第2章 太阳能光伏发电系统 14

2.1太阳能光伏发电的工作原理 14

2.2太阳能光伏发电的运行方式 14

2.3太阳能光伏发电系统的组成 15

2.3.1离网型太阳能光伏发电系统 15

2.3.2联网型太阳能光伏发电系统 17

2.4太阳能光伏发电系统设计 28

2.4.1斜面上太阳辐照量的计算 29

2.4.2太阳能电池方阵的朝向与倾斜角 29

2.4.3光伏系统应逐月能量计算 30

2.4.4光伏系统的发电量估算 31

2.4.5太阳能电池组件串联数目的确定 31

2.4.6两排方阵之间最小距离的计算 32

第3章 太阳能电池的应用 33

3.1太阳能电池在太空中的应用 33

3.1.1空间电源 33

3.1.2空间太阳电站 34

3.2太阳灯 34

3.2.1太阳路灯 34

3.2.2太阳发电与LED照明的结合 35

3.2.3太阳灯的其他形式 35

3.3太阳能电池在高速公路上的应用 35

3.4太阳能电池在其他交通领域中的应用 36

3.5太阳能电池在通信领域中的应用 37

3.6太阳能电池在家电中的应用 37

3.7其他地面太阳能电池电源的应用 38

3.7.1光伏水泵 38

3.7.2畜牧围栏 39

3.7.3农林业方面 39

3.7.4太阳能玩具 39

3.7.5阴极保护 39

3.8光伏建筑一体化 41

3.8.1光伏与建筑相结合的形式和特点 41

3.8.2应用实例：3kW家用型并网太阳能光伏发电系统 42

3.8.3建筑与光伏器件相结合的前景 44

3.9光伏电站 44

3.10超大规模光伏发电 45

3.11光伏电站实例介绍 48

3.11.1深圳国际园林花卉博览园1MW并网光伏电站 48

3.11.2徐州协鑫20MW并网光伏电站系统 50

第4章 太阳能电池基础知识 52

4.1半导体材料 52

4.1.1半导体材料简介 52

4.1.2半导体材料的晶体结构 53

4.2能带模型 54

4.3载流子 55

4.3.1载流子简介 55

4.3.2载流子的输运 59

4.3.3载流子产生和复合 61

4.4光学减反射膜 67

4.5 PN结特性 68

4.5.1 PN结的静电特性 68

4.5.2 PN结的Ⅰ-Ⅴ特性 70

4.6单晶硅的基本光学性质 72

4.6.1硅的特点 72

4.6.2硅的能带结构和光学性质 72

4.7太阳光辐照 73

习题 75

第5章 太阳能电池工作原理 77

5.1太阳能电池的分类 77

5.1.1按结构分类 77

5.1.2按制作材料分类 78

5.2 PN结 79

5.2.1 PN结的形成及内建电场 79

5.2.2反偏压与正偏压 81

5.2.3 PN结电容 87

5.3晶体硅太阳能电池 88

5.4光电流和光电压 89

5.4.1光电流 89

5.4.2光电压 93

5.5漂移电场的作用和背电场电池 94

5.6等效电路、输出功率和填充因子 96

5.6.1等效电路 96

5.6.2输出功率 97

5.6.3填充因子 97

5.7太阳能电池的量子效率与光谱响应 98

5.8太阳能电池的光电转换效率 98

5.8.1光电转换效率 98

5.8.2硅太阳能电池的光电转换效率分析 99

5.9影响太阳能电池光电转换效率的因素 100

习题 105

第6章 晶体硅太阳能电池制造工艺 107

6.1硅材料的制备 107

6.1.1高纯多晶硅的制备 107

6.1.2单晶硅棒的制备 109

6.1.3多晶硅锭的制备 110

6.1.4片状硅的制备 111

6.1.5太阳能级硅的研发 111

6.1.6硅片的加工 112

6.2晶体硅太阳能电池的制造 114

6.2.1硅片的选择 114

6.2.2硅片的表面处理 115

6.2.3扩散制结 119

6.2.4腐蚀周边 122

6.2.5去除背结 123

6.2.6制作上、下电极 124

6.2.7蒸镀减反射膜 125

6.2.8检验测试 128

6.3太阳能电池组件的封装 128

6.3.1组件中单体电池的连接方式 129

6.3.2组件的封装结构 129

6.3.3组件封装材料 129

6.3.4组件封装的工艺流程 130

6.4高效率晶体硅太阳能电池 134

6.4.1晶体硅太阳能电池制造技术的发展历史 134

6.4.2丝网印刷工艺的局限 137

6.4.3基于电极金属化的改进技术 139

习题 143

第7章 非晶硅薄膜太阳能电池 144

7.1非晶硅薄膜太阳能电池的产生 144

7.1.1社会需求催生a-Si太阳能电池 144

7.1.2非晶硅太阳能电池的理论与技术基础的确立 144

7.1.3半导体能带结构简介 145

7.1.4 a-Si太阳能电池的基本结构 146

7.2非晶硅薄膜太阳能电池的初期发展过程 147

7.2.1初期的技术进步和繁荣 147

7.2.2 a-Si太阳能电池的优势 148

7.2.3发展势头受挫 148

7.2.4封装的不稳定问题 148

7.2.5 a-Si材料和太阳能电池的光致衰退机制 148

7.2.6 a-Si太阳能电池效率相对较低的原因 149

7.3非晶硅薄膜太阳能电池技术的制造工艺 150

7.3.1基本工艺 150

7.3.2非晶硅太阳能电池技术完善与提高 153

7.3.3完美结技术 153

7.3.4叠层电池技术 153

7.3.5新材料探索 154

7.3.6新技术探索 154

7.3.7新制备技术探索 155

7.4非晶硅薄膜太阳能电池的发展展望 155

7.4.1现有a-Si太阳能电池产业的市场开发 155

7.4.2技术进一步发展的方向 156

习题 156

第8章 太阳能电池测试 157

8.1太阳辐射 157

8.1.1概述 157

8.1.2太阳辐射的基本特性 157

8.2太阳模拟器 158

8.2.1稳态太阳模拟器和脉冲式太阳模拟器 158

8.2.2太阳模拟器的电光源及滤光装置 159

8.3太阳模拟器光学特性的检测 159

8.3.1辐照不均匀度的检测 159

8.3.2辐照不稳定的检测 160

8.3.3光谱失配误差计算 160

8.4单体太阳能电池测试 161

8.4.1测试项目 161

8.4.2电性能测试的一般规定 162

8.5非晶硅薄膜太阳能电池电性能测试须知 165

8.5.1校准辐照度 165

8.5.2光源 165

8.5.3光谱响应 165

8.6太阳能电池组件测试和环境试验方法 166

8.6.1测试项目 166

8.6.2组件电性能参数测量中所需的参考组件 166

8.6.3太阳能电池组件测试方法 166

8.7地面用硅太阳能电池组件环境试验 167

附录 169

附录A符号表 169

附录B太阳光伏能源系统部分术语 171

参考文献 180