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本书第1版出版3年多来，世界光伏技术、产业和应用有了飞速的发展，为了介绍最新的相关技术，第2版在原书的基础上，重点对并网光伏系统的设计、发电量和成本的计算，储能装置，新型薄膜和聚光电池等进行了较详细的阐述和分析，同时也对太阳能辐射，太阳电池的工作原理及制造，系统配套部件，光伏系统安装、应用及效益等进行了较全面的介绍。希望本书能使读者对太阳能光伏发电的应用技术有较全面的了解。

第1章绪论
1.1开发利用太阳能的重要意义
1.1.1化石燃料正面临逐渐枯竭的危机局面
1.1.2保护生态环境逐渐受到人们的重视
1.1.3常规电网的局限性
1.2太阳能发电的特点
1.2.1太阳能发电的优点
1.2.2太阳能发电的缺点
1.2.3太阳能发电的类型
1.3近年来世界光伏产业的发展状况
1.3.1太阳电池生产
1.3.2光伏应用市场
1.4中国光伏产业的发展
1.5部分国家和国际组织发展光伏发电的规划和展望
1.5.1日本
1.5.2欧盟
1.5.3美国
1.5.4中国
1.5.5国际能源署（IEA）
参考文献
练习题
第2章太阳辐射
2.1太阳概况
2.2日地运动
2.3天球坐标
2.3.1赤道坐标系
2.3.2地平坐标系
2.3.3太阳角的计算
2.4太阳辐射量
2.4.1大气层外的太阳辐射
2.4.2到达地表的太阳辐照度
2.4.3地表倾斜面上的小时太阳辐照量
2.4.4地表倾斜面上的月平均太阳辐照量
参考文献
练习题
第3章晶体硅太阳电池的基本原理
3.1太阳电池的分类
3.1.1按基体材料分
3.1.2按电池结构分
3.1.3按用途分
3.2太阳电池的工作原理
3.2.1半导体
3.2.2能带结构
3.2.3本征半导体、掺杂半导体
3.2.4P型和N型半导体
3.2.5PN结
3.2.6光生伏特效应
3.2.7太阳电池的基本工作原理
3.2.8晶体硅太阳电池的结构
3.3太阳能电池的电学特性
3.3.1标准测试条件
3.3.2太阳电池等效电路
3.3.3太阳电池的主要技术参数
3.3.4影响太阳电池转换效率的因素
参考文献
练习题
第4章薄膜太阳电池
4.1概述
4.2非晶硅太阳电池
4.2.1非晶硅太阳电池发展简史
4.2.2非晶硅太阳电池结构
4.2.3非晶硅太阳电池的衰减及可靠性
4.2.4非晶硅薄膜电池的制造
4.2.5非晶硅薄膜电池的产业化情况
4.3碲化镉(CdTe)太阳电池
4.3.1CdTe材料与太阳电池特点
4.3.2CdTe薄膜太阳电池的结构
4.3.3CdTe薄膜太阳电池的制造
4.3.4CdTe薄膜太阳电池产业化情况
4.4铜铟镓硒（CIGS）太阳电池
4.4.1CIGS太阳电池的特点
4.4.2CIGS太阳电池的结构
4.4.3CIGS薄膜太阳电池的制造
4.4.4CIGS薄膜太阳电池的产业化情况
4.5染料敏化（Dye-sensitized）太阳电池
4.6有机半导体太阳电池
4.7薄膜太阳电池的市场发展前景
参考文献
练习题
第5章聚光太阳电池
5.1聚光光伏发电的特点
5.1.1聚光光伏发电的优点
5.1.2聚光光伏发电的缺点
5.2聚光光伏部件
5.2.1聚光太阳电池
5.2.2聚光器
5.2.3太阳跟踪器
5.2.4散热系统
5.3聚光光伏系统
5.3.1低倍聚光系统（LCPV）
5.3.2中倍聚光系统(MCPV)
5.3.3高倍聚光系统(HCPV)
5.4聚光光伏发电前景
参考文献
练习题
第6章太阳电池的制造
6.1硅材料制备
6.1.1三氯氢硅法
6.1.2流化床反应炉法
6.1.3硅烷（SiH4）热分解法
6.2单晶硅制备
6.2.1直拉单晶法
6.2.2区熔法
6.2.3磁拉法
6.3多晶硅的制备
6.3.1铸锭多晶硅
6.3.2硅带法
6.3.3准单晶技术简介
6.4硅片的制备
6.4.1切片
6.4.2表面处理
6.5晶体硅太阳电池的制造
6.5.1制作绒面
6.5.2扩散制结
6.5.3去边（刻蚀）
6.5.4去磷硅玻璃
6.5.5制作减反射膜
6.5.6制作电极
6.5.7太阳电池性能测试
6.6太阳电池组件的封装
6.6.1太阳电池组件封装材料
6.6.2太阳电池组件封装工序
参考文献
练习题
第7章光伏系统部件
7.1太阳电池方阵
7.2二极管
7.3储能装置
7.3.1主要储能技术
7.3.2蓄电池
7.4控制器
7.4.1控制器的类型
7.4.2控制器的主要功能
7.4.3控制器的主要技术指标
7.5逆变器
7.5.1逆变器的分类
7.5.2逆变器的技术性能
7.5.3光伏并网逆变器
参考文献
练习题
第8章光伏系统的设计
8.1光伏系统设计的总体目标
8.2并网光伏系统的设计
8.2.1并网光伏系统的容量设计
8.2.2并网光伏系统与电网的连接
8.2.3并网光伏系统设计的大致步骤
8.3离网光伏系统的设计
8.3.1离网光伏系统优化设计的基本原则
8.3.2技术条件
8.3.3方阵倾角的选择
8.3.4均衡性负载光伏系统设计
8.3.5季节性负载光伏系统设计
8.3.6特殊要求负载光伏系统设计
8.4光伏系统的硬件设计
8.4.1现场总体布置
8.4.2配电房及电气设计
8.4.3辅助设备的选配
8.5其他设计
参考文献
练习题
第9章光伏系统的安装、调试及维护
9.1对光伏系统安装人员的要求
9.1.1光伏系统安装人员的条件
9.1.2北美光伏系统安装人员合格考试内容
9.2光伏系统的安装
9.2.1系统安装前的准备
9.2.2太阳电池方阵的安装
9.2.3控制器和逆变器等电气设备的安装
9.2.4蓄电池组的安装
9.3光伏系统的调试
9.3.1调试前的准备工作
9.3.2方阵调试
9.3.3控制器调试
9.3.4离网逆变器调试
9.3.5并网逆变控制器调试
9.4光伏系统的维护及管理
9.4.1日常维护
9.4.2定期检查
参考文献
练习题
第10章光伏系统的应用
10.1光伏系统的类型
10.1.1离网非户用系统
10.1.2离网户用系统
10.1.3分布式并网系统
10.1.4集中式并网系统
10.1.5混合系统
10.2光伏组件的特殊应用
10.2.1光伏与建筑一体化
10.2.2光伏声屏障系统
10.3空间光伏电站
参考文献
练习题
第11章光伏发电的效益分析
11.1光伏发电的经济效益
11.1.1光伏发电成本
11.1.2光伏发电成本的历史及展望
11.2光伏发电的能量偿还时间
11.2.1能量偿还时间（EPBT）
11.2.2国外分析综述
11.2.3相关参数的计算方法
11.3光伏发电减少CO2排放量
11.3.1发电排放的温室气体
11.3.2CO2排放指数
11.3.3光伏减排CO2潜力
11.4光伏发电的其他效益
参考文献
练习题

前言
面临全球化石燃料逐渐枯竭的危机和生态环境受到污染，自然灾害频繁发生的严重局面，人们终于认识到逐步改变能源消费结构，大力发展可再生能源，走可持续发展的道路，已经到了刻不容缓的地步。近年来，由于各国政府采取了多种扶植政策，通过光伏业界的共同努力和社会各界的大力支持，尽管受到世界金融危机和经济衰退的影响，全球光伏技术、产业和应用还是取得了全面的进步。
本书第1版出版3年多来，光伏发电形势发生了巨大的变化，新型太阳电池的研究开发不断取得进展，商业化规模的电池和组件转换效率逐渐提高，各类配套部件的性能和技术水平都有很大提高。无论是全球太阳电池产量还是光伏系统安装容量，2011年与2008年比较，都增加了约3.7倍。2008年全球最大的光伏电站容量只有47.6MW，2011年为100MW，目前已经达到214MW。可见光伏是世界上发展最快的高新技术产业之一。
由于现代科技的发展日新月异，本书第1版中的不少内容和数据已经过时或失效，作为介绍现代科技知识的书籍，应当反映最新的科技成果，不断吐故纳新，尽量做到与时俱进。因此，我们决定对书的内容进行修改补充，出版第2版，内容仍然是在全面介绍光伏发电基本知识的基础上，着重于光伏系统应用技术，希望仍能得到读者的支持和鼓励。
针对目前大型并网光伏电站的大量兴建，并网系统应用占主要地位的状况，本书将原来以介绍离网系统设计为主改为以介绍并网系统的设计为主，并对有些不恰当的设计观点提出了我们的看法，希望能引起讨论，以求共同提高设计水平。同时根据薄膜电池的发展情况，加强了碲化镉和铜铟镓硒电池的相关内容。对于第三代太阳电池——聚光电池单独列出一章进行介绍。从长远观点来看，光伏以后要发展成为主要的消费能源，必须解决储能问题，所以在第7章介绍了目前正在研发和应用的各种储能装置。为了科学地衡量光伏发电的经济效益，在第11章中增加了计算光伏发电成本的内容。书中采用最新的数据和图表，并尽量注明来源，以客观地表达参考文献作者的观点。为了方便广大院校师生使用，在各章最后增加了练习题。
本书编写过程中，汪乐、裴骏修改了第3章、第6章，于化丛修改了第4章，王士涛起草了第5章，徐燕编写了各章的练习题，葛亮改制了有关图稿，其余各章修改及全书统稿由杨金焕负责，汪乐协助进行了审核和定稿。
本书各章后面虽然列有参考文献目录，但由于数量庞大，无法一一列出，谨向有关作者致谢。
尽管我们希望本书尽量做到内容先进、全面、正确、翔实，对读者有所裨益，但由于我们的学术和知识水平有限，错误和疏漏在所难免，敬请批评指正。
编者

第1版前言
人类社会进入21世纪，正面临着化石燃料短缺和生态环境污染的严重局面。廉价的石油时代已经结束，逐步改变能源消费结构，大力发展可再生能源，走可持续发展的道路，已逐渐成为人们的共识。
太阳能光伏发电由于具有独特的优点，近年来正在飞速发展。太阳电池的产量平均年增长率在40%以上，已成为发展最迅速的高新技术产业之一，其应用规模和领域也在不断扩大，从原来只在偏远无电地区和特殊用电场合使用，发展到城市并网系统和大型光伏电站。尽管目前太阳能光伏发电在能源结构中的所占比例还微不足道，但是随着社会的发展和技术的进步，其份额将会逐步增加，可以预期，到21世纪末，太阳能发电将成为世界能源供应的主体，一个光辉灿烂的太阳能时代必将到来。
我国的光伏产业发展极不平衡，2007年太阳电池的产量已经超过日本和欧洲而居世界第一位，然而光伏应用市场的发展却非常缓慢，光伏累计安装量大约只占世界的1%，应用技术水平与国外相比还有相当大的差距。光伏产品与一般机电产品不同，必须根据负载的要求和当地的气象、地理条件来决定系统的配置，由于目前光伏发电成本较高，所以应进行优化设计，以达到可靠性和经济性的最佳结合，最大限度地发挥光伏电源的作用。然而，国内很多光伏工程和市场上光伏产品的设计、安装、使用很不合理，不少光伏系统根本不能长期稳定地运行，严重地影响了光伏发电的实际效果。
根据我们多年从事光伏发电技术研究的实践和体会，觉得有必要呼吁社会各界来重视光伏应用技术。太阳电池器件的效率要提高1%～2%非常困难，而在实际应用中，由于设计不当，导致光伏系统效率减少10%～20%的情况却屡见不鲜。因此，本书在全面介绍光伏发电基本知识的基础上，着重讨论有关光伏系统的应用技术，包括太阳辐照量的正确计算，光伏方阵最佳倾角的确定，配套部件的性能及选择，各类光伏系统的优化设计，以及各种光伏系统的实际应用等。希望本书能够对提高我国的光伏应用技术水平有所促进。
本书编写过程中，于化丛编写第4章，葛亮编写附录并承担了绘制全部图稿及全书的校核工作，汪乐、裴骏编写第5章部分内容，杨金焕编写其余章节，并负责全书统稿；赵建华博士审阅了第5章，并提出了宝贵的修改意见，曹仁贤审阅了第6章，并进行了重要的修改和补充；洪承恩、李毅、赵春江、贾国强等提供了很多有关的资料；中国可再生能源学会副理事长、光伏专业委员会主任赵玉文提出了宝贵意见，并欣然为本书作序，使本书得以顺利出版，在此一并致谢。同时，本书还参考了大量的著作和文献，无法全部列出，谨向有关作者致谢。
由于仓促集结成册，限于我们的学术水平和写作能力，加上掌握的资料有限，错误和遗漏在所难免，敬请读者批评指正。

编著者

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太阳能光伏发电应用技术（第2版）