《太阳能利用原理与技术》是一本介绍太阳能技术基础理论与应用的专业教材，聚焦太阳能光伏发电技术。本书从能源结构现状入手，详细阐述了太阳能光伏发电、光热利用等关键技术原理及发展现状，并结合实际工程案例探讨了系统设计与优化方法。此外，书中还涵盖了太阳辐射特性分析、晶硅电池与组件生产工艺、光伏系统安装运维及新兴技术如多结电池与光伏光热一体化等内容。本书共十一章，从基础理论到实践应用循序渐进，内容涵盖国内外能源现状与前景、太阳辐射基本原理、晶硅电池发电原理等。
本书是一本介绍太阳能技术基础理论与应用的专业教材，聚焦太阳能光伏发电技术。适合教学和了解使用。
张涛，男，山东临沂人；现为上海电力大学副教授，研究生导师；2013年博士毕业中国科学技术大学，2019.03-2020.02诺丁汉大学访问学者。主要从事太阳能光电光热综合利用、传热传质、建筑节能等方面的研究工作，从事《太阳能利用技术》、《太阳能光伏发电系统原理及设计》、《工程热力学》的教学工作。共发表论文50余篇，其中以个人第一作者及通讯作者发表 SCI 论文 24 篇，EI论文6篇；申请发明专利13 项（授权7 项）。获上海市“青年科技英才扬帆”人才计划（省部级）、上海电力大学“双师型”人才、上海电力大学“工程实践名师”等荣誉称号。主持及参加十余项国家级、省部级及产学研课题，完成专利技术转化1项。指导的学生获硕士研究生国家奖学金（国家级）、全国能源动力类专业百篇优秀本科毕业论文（设计）（国家级）、上海市工程热物理学会优秀硕士论文（省部级）、全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛三等奖、全国制冷大赛优胜奖等多项学术奖励。
前言
第 1 章 概述 1
● 11 国内外能源现状 1
111 煤炭 1
112 石油 3
113 天然气 5
114 碳达峰碳中和 8
115 可再生能源及能源转型 9
● 12 太阳能光伏发电技术 11
121 光伏发电技术的优缺点 12
122 光伏发电技术的发展现状 12
123 中国光伏产业的发展历程 14
124 国内外光伏发电的规划及展望 15
● 13 太阳能光热利用技术 18
131 太阳能集热器的发展现状 18
132 太阳能集热器的发展规划及展望 19
133 太阳能光热发电技术的发展现状 20
134 太阳能光热发电的规划及展望 22
● 14 太阳能其他利用技术 23
141 太阳能光电光热综合利用 23
142 太阳能采暖/干燥 24
143 太阳能制冷 26
144 太阳能热化学 27
145 太阳能海水淡化 28
第 2 章 太阳辐射 31
● 21 太阳概况 31
● 22 日地运动 32221 自转 32
222 公转 33
● 23 天球坐标 34
231 地平坐标系 34
232 赤道坐标系 35
233 太阳角的计算 36
● 24 太阳的辐射量 38
241 太阳常数 39
242 大气质量 40
243 大气透明度 40
244 水平面上的太阳辐射量 42
245 倾斜面上的太阳辐射量 44
● 25 太阳能辐照资源评估方法 44
● 26 国内太阳能资源分区 45
第 3 章 晶体硅电池基本原理 48
● 31 PN 结的基本原理 48
311 硅半导体 48
312 禁带宽度 48
313 N型半导体 49
314 P型半导体 50
315 PN结 51
● 32 晶体硅光伏电池的工作原理 52
321 晶体硅光伏电池的种类 52
322 基本工作原理 53
● 33 光伏电池的电学特性 54
331 晶体硅光伏电池的基本结构 54
332 标准测试条件 56
333 光伏电池的等效电路 56
334 光伏电池的主要技术参数 57
335 影响晶体硅电池光电效率的因素 60
第 4 章 晶硅电池的生产工艺 64
● 41 硅的提纯 64
411 改良西门子法 65
412 硅烷热分解法 67
413 流化床法 68414 单晶硅生长技术 68
415 多晶铸造法 71
● 42 硅的切片 73
● 43 去除损伤层 75
● 44 表面织构化 75
● 45 扩散制结 77
● 46 边缘刻蚀 78
● 47 沉积减反层 78
● 48 丝网印刷电极 79
● 49 高温烧结 80
● 410 电学测试 80
● 411 最新技术进展 81
第 5 章 晶硅光伏组件的生产工艺 84
● 51 电池封装 84
511 光伏电池封装的必要性 84
512 光伏电池封装的发展史 85
● 52 晶硅光伏组件封装材料 87
521 玻璃盖板 87
522 密封粘接材料 88
523 背板材料 90
524 边框 92
525 接线盒 94
526 焊带 95
● 53 光伏组件封装工艺 96
531 电池分选 96
532 电池焊接 98
533 层叠 99
534 层压 100
535 修边 101
536 装框 101
537 安装接线盒 102
538 性能测试 102
第 6 章 光伏发电系统关键部件 106
● 61 光伏发电系统分类 106
611 离网型光伏发电系统 106612 并网型光伏发电系统 109
● 62 二极管 112
621 防反充二极管 112
622 旁路二极管 112
● 63 控制器 113
631 控制器的分类 113
632 控制器的主要功能 114
633 控制器的主要技术指标 115
● 64 蓄电池 116
641 蓄电池的分类 116
642 蓄电池的性能参数 118
● 65 逆变器 122
651 逆变器的分类 122
652 逆变器的主要性能特点 122
653 光伏逆变器的主要技术参数 123
● 66 热斑效应 125
● 67 孤岛效应 127
671 孤岛效应概述 127
672 孤岛效应的检测方法 128
第 7 章 光伏发电系统设计 132
● 71 离网型光伏发电系统设计 132
711 离网型光伏发电系统设计的总体原则 132
712 均衡性负载的光伏发电系统设计 133
713 季节性负载的光伏发电系统设计 138
714 特殊要求负载的光伏发电系统设计 139
● 72 并网型光伏发电系统设计 139
721 并网型光伏发电系统设计的总体原则 139
722 并网型光伏发电系统的倾角设计 140
723 并网型光伏发电系统的影响因素 140
724 并网型光伏发电系统的发电量估算 142
725 并网类型及并网要求 142
● 73 光伏发电系统的硬件设计 144
731 方阵间距 144
732 最大串联数 145
733 最大并联数 146734 电气选型及原则 146
735 其他安全设计 149
● 74 光伏发电系统常用设计软件简介 149
● 75 太阳能光伏发电系统的应用 153
751 微型光伏发电系统 153
752 离网户用光伏发电系统 154
753 离网工业光伏发电系统 155
754 集中式并网光伏发电系统 158
755 分布式并网光伏发电系统 159
756 混合光伏发电系统 162
第 8 章 光伏发电系统的选址及运维 166
● 81 光伏发电系统的选址 166
● 82 光伏发电系统的维护及管理 168
821 光伏发电系统的日常检查 168
822 光伏发电系统的定期维护 169
● 83 光伏发电系统常见故障及解决办法 171
第 9 章 聚光及多结电池 175
● 91 聚光光伏发电 175
911 聚光方式及分类 175
912 追踪方式(跟踪) 177
913 聚光光伏的优缺点 179
● 92 多结光伏电池 179
921 多结光伏电池的原理及结构 179
922 GaAs光伏电池 180
第 10 章 平板型太阳能集热器 184
● 101 平板型太阳能集热器的结构与特点 184
1011 平板型太阳能集热器的结构 184
1012 平板型太阳能集热器的特点 187
● 102 平板型太阳能集热器的性能分析 188
1021 集热器的效率因子 191
1022 集热器的热迁移因子和流动因子 191
1023 集热器的平均温度 193
1024 集热器的热效率及测试方法 193
1025 运行参数对集热器热性能的影响 1951026 结构参数对集热器热性能的影响 196
第 11 章 太阳能光伏光热一体化系统 198
● 111 太阳能光伏光热一体化系统概述 198
1111 太阳能光伏光热一体化系统优点 199
1112 太阳能光伏光热一体化系统分类 200
1113 一体式及分体式光伏光热一体化系统 200
1114 太阳能光伏光热一体化技术的应用途径 202
● 112 太阳能光伏光热一体化集热器的结构 203
1121 水冷型PV/T集热器 204
1122 空冷型PV/T集热器 205
1123 热管式PV/T集热器 206
1124 光伏-太阳能热泵系统 209
1125 多功能光伏-太阳能热泵系统 210
1126 聚光型PV/T系统 212
● 113 太阳能光伏光热一体化系统的评价 212
1131 综合利用效率 213
1132 一次能源利用效率 213
1133 效率 214
第 12 章 发展趋势概述 216
● 121 国家战略与政策规划 216
● 122 前沿与潜力技术展望 217
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