《光伏發(fā)電原理與實踐》旨在讓初學(xué)者對光伏發(fā)電技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)的理論和實踐訓(xùn)練，內(nèi)容從實際工程需要出發(fā)，結(jié)合了新能源專業(yè)的特點(diǎn)，覆蓋面廣，敘述由淺入深、圖文并茂，具有一定的新穎性和應(yīng)用性。《光伏發(fā)電原理與實踐》既有光伏發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)理論知識也有光伏發(fā)電實驗實訓(xùn)內(nèi)容，理論與實驗緊密結(jié)合，相得益彰�！豆夥l(fā)電原理與實踐》共8章，內(nèi)容包括：太陽能電池的基本原理和分類、太陽能電池工藝及測試表征技術(shù)、太陽能組件及聚光電池、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池、控制器、光伏逆變器、太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用及工程實例。每章均配有實踐內(nèi)容，其中光伏發(fā)電基礎(chǔ)實驗16個，綜合性實驗5個，設(shè)計性實驗5個，實訓(xùn)項目4個，合計30個實驗實訓(xùn)項目，這也成為《光伏發(fā)電原理與實踐》的特色與亮點(diǎn)。
更多科學(xué)出版社服務(wù)，請掃碼獲取。
《光伏發(fā)電原理與實踐》主要作為相關(guān)企業(yè)電氣、電子、光電工程技術(shù)人員進(jìn)行光伏發(fā)電技術(shù)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)的教材或參考書，也可作為高等院校以及高職光伏發(fā)電相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)用書。
隨著電氣與光電技術(shù)的飛躍發(fā)展，光伏發(fā)電技術(shù)正越來越廣泛地受到設(shè)計師和工程技術(shù)人員的關(guān)注和重視。光伏發(fā)電技術(shù)是一門綜合性交叉學(xué)科，與很多學(xué)科相互滲透、結(jié)合，是自然科學(xué)和工程學(xué)的結(jié)合，其理論基礎(chǔ)寬廣，工程實踐綜合性強(qiáng)。
本書旨在讓初學(xué)者對光伏發(fā)電技術(shù)有一個總體認(rèn)識，內(nèi)容從實際工程需要出發(fā)，結(jié)合了光電專業(yè)的特點(diǎn)，覆蓋面廣，敘述由淺人深，圖文并茂，淺顯易懂，具有較強(qiáng)的實用性和可選性。本書共8章，包含光伏發(fā)電技術(shù)基礎(chǔ)理論和光伏發(fā)電實驗實訓(xùn)內(nèi)容，即太陽能電池的基本原理和分類、太陽能電池工藝及檢測、太陽能電池組件及聚光電池、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池、控制器、光伏逆變器、太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用及工程實例，其中還包含16個光伏發(fā)電基礎(chǔ)實驗（驗證性實驗）、5個綜合性實驗、6個設(shè)計性實驗、3個實訓(xùn)項目，合計30個實驗實訓(xùn)項目，這也是本書的特色與亮點(diǎn)。
本書主要作為高等院校以及高職光伏發(fā)電相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教學(xué)用書，也可作為電氣、電子、光電工程技術(shù)人員進(jìn)行光伏發(fā)電技術(shù)培訓(xùn)和學(xué)習(xí)的教材或參考書。
本書作為教材的特色如下：
�。�1）建議本書的教學(xué)課程設(shè)置在50～80學(xué)時。
（2）本書知識全面，基礎(chǔ)理論部分層次性強(qiáng)，條理清楚，內(nèi)容由淺入深，無過多的理論推導(dǎo)與分析，適于入門教學(xué)。
�。�3）本書工程性強(qiáng)，對光伏發(fā)電相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了精選，并融入了一些專業(yè)前沿最新發(fā)展動向和作者的部分研究成果。
�。�4）本書設(shè)置了4個系列教學(xué)實驗，從基礎(chǔ)實驗到綜合性實驗、設(shè)計性實驗以及實訓(xùn)項目，內(nèi)容涵蓋面廣，讓學(xué)生能夠通過光伏發(fā)電應(yīng)用實例分析和實踐動手性很強(qiáng)的教學(xué)實驗，直觀而有效地掌握光伏發(fā)電技術(shù)的基礎(chǔ)理論知識，提高工程實踐能力。
本書由尤源主筆，唐健、朱成云、劉艷、趙杰、丁基勇、劉成林、陳杰、夏道澄、鮑安平、張文建、盛冬、王勇軍、張猛、毛明軍、徐正來、謝軍、孫永旺等參加了編寫工作。本書在編寫過程中得到了江蘇偉創(chuàng)晶集團(tuán)的大力支持，在此表示由衷感謝。
由于時間倉促、水平有限，書中難免有不當(dāng)和漏誤之處，敬請廣大讀者批評指正。
編者
2014年6月
目錄
前言
第1章 太陽能電池的基本原理和分類 1
1.1 緒論 1
1.2 太陽能電池的基本原理 3
1.2.1 太陽能電池的物理原理 4
1.2.2 太陽能電池的伏安特性 5
1.2.3 寄生電阻的影響 7
1.2.4 光學(xué)損失和復(fù)合損失 8
1.3 太陽常數(shù)和大氣質(zhì)量 10
1.4 晶硅太陽能電池的種類和技術(shù)發(fā)展 11
習(xí)題 15
驗證性實驗項目 15
實驗一 太陽能電池板伏安特性測試實驗 15
實驗二 環(huán)境對光伏轉(zhuǎn)換影響實驗 19
第2章 太陽能電池工藝及檢測 22
2.1 太陽能電池實驗室制備 22
2.1.1 磁控濺射鍍膜 22
2.1.2 真空蒸發(fā)鍍膜 25
2.2 太陽能電池產(chǎn)業(yè)化簡介 26
2.2.1 單晶硅太陽能電池 26
2.2.2 多晶硅太陽能電池 28
2.2.3 硅帶太陽能電池 29
2.3 太陽能電池的性能測試 31
2.3.1 X射線衍射 31
2.3.2 掃描電子顯微鏡 31
2.3.3 X射線光電子能譜 32
2.3.4 光致熒光發(fā)光譜 33
2.3.5 紫外—可見光分光光度計測量薄膜透光率 34
2.3.6 四探針及霍爾效應(yīng)測試薄膜電學(xué)性能 34
2.3.7 電化學(xué)C-V 35
2.3.8 太陽能電池光譜測試系統(tǒng) 36
習(xí)題 37
驗證性實驗項目 37
實驗三 太陽能電池板的暗伏安特性測試實驗 37
實驗四 太陽能電池光譜特性測試實驗 41
第3章 太陽能電池組件及聚光電池 45
3.1 太陽能電池組件 45
3.2 聚光太陽能電池 48
3.2.1 聚光電池的基本原理 48
3.2.2 聚光電池的技術(shù)參數(shù) 48
3.2.3 聚光器的總類 49
3.2.4 砷化鎵(GaAs)電池 50
3.3 太陽能聚光系統(tǒng)的引入 52
3.3.1 追光系統(tǒng)概述 52
3.3.2 跟蹤裝置 55
3.3.3 四象限閉環(huán)控制系統(tǒng)原理 56
3.3.4 開環(huán)及閉、開環(huán)相結(jié)合的追光系統(tǒng)原理 58
習(xí)題 64
驗證性實驗項目 64
實驗五 太陽能可變阻抗負(fù)載實驗 64
實驗六 聚光太陽能能量轉(zhuǎn)換實驗 66
綜合性實驗項目 69
實驗七 太陽能電池板逐日系統(tǒng)綜合實驗 69
設(shè)計性實驗項目 75
實驗八 直流步進(jìn)電機(jī)型云臺自動追光電路的設(shè)計 75
實訓(xùn)項目 80
實驗九 交流24V電機(jī)雙軸云臺自動追光電路的設(shè)計與制作 80
第4章 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng) 86
4.1 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的工作原理 86
4.2 太陽龍光伏發(fā)電系統(tǒng)的分類 86
4.3 獨(dú)立太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng) 89
4.4 太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng) 91
4.1.1 太陽能光伏并網(wǎng)系統(tǒng)組成 91
4.4.2 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)逆變器要求 92
4.4.3 光伏并網(wǎng)系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 93
4.5 智能微網(wǎng) 93
4.5.1 智能微網(wǎng)的概念 93
4.5.2 智能微網(wǎng)的優(yōu)點(diǎn) 93
4.5.3 智能微網(wǎng)運(yùn)行方式 94
4.5.4 智能微網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù) 95
習(xí)題 96
驗證性實驗項目 96
實驗十 太陽能光伏板能量轉(zhuǎn)換實驗 96
實驗十 太陽能負(fù)載最大輸出實驗 100
綜合性實驗項目 103
實驗十二 太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)綜合實驗 103
設(shè)計性實驗項目 106
實驗十三 小功率光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)的設(shè)計 106
第5章 蓄電池 110
5.1 蓄電池概述 110
5.2 蓄電池的基本概念 111
5.2.1 蓄電池的分類 111
5.2.2 蓄電池的電壓 111
5.2.3 蓄電池的容量 111
5.3 鉛酸蓄電池 113
5.3.1 鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu) 113
5.3.2 鉛酸蓄電池的工作原理 114
5.3.3 鉛酸蓄電池的充放電特性 116
5.4 VRLA蓄電池 117
5.4.1 VRLA電池的結(jié)構(gòu) 117
5.4.2 VRLA蓄電池的工作原理 118
5.4.3 VRLA蓄電池的密封原理 118
5.4.4 VRLA電池的兩大類技術(shù)——AGM電池和膠體電池 119
5.4.5 VRLA蓄電池的技術(shù)特性 120
5.5 鋰電池 122
5.5.1 鋰電池的結(jié)構(gòu) 122
5.5.2 鋰電池的工作原理 123
5.5.3 鋰電池的特點(diǎn) 123
5.5.4 鋰電池的使用注意事項 124
5.6 蓄電池的使用和維護(hù) 124
5.6.1 蓄電池與控制器的連接與安裝蓄電池的注意事項 124
5.6.2 充電注意事項 124
5.6.3 日常的維護(hù) 125
習(xí)題 125
驗證性實驗項目 125
實驗十四 太陽能電池組件和蓄電池的選擇 125
實驗十五 太陽能蓄電池性能測試實驗 127
第6章 控制器 132
6.1 控制器的基本工作原理 132
6.2 控制器的功能 133
6.3 控制器的分類 133
6.3.1 并聯(lián)型控制器 133
6.3.2 串聯(lián)型控制器 134
6.3.3 脈寬調(diào)制型控制器 135
6.3.4 多路控制型控制器 136
6.3.5 最大功率跟蹤型控制器 136
6.4 光伏控制器的選用 137
6.4.1 光伏控制器的主要技術(shù)參數(shù) 137
6.4.2 光伏控制器的主要性能特點(diǎn) 139
6.4.3 光伏控制器的配置選型 141
習(xí)題 141
驗證性實驗項目 142
實驗十六 太陽能電池控制器工作原理實驗 142
實驗十七 太陽能電池控制器充放電保護(hù)實驗 145
綜合性實驗項目 149
實驗十八 觸摸屏技術(shù)在光伏發(fā)電監(jiān)控中應(yīng)用綜合實驗 149
實訓(xùn)項目 155
實驗十九 太陽能光伏控制器設(shè)計與制作 155
第7章 光伏逆變器 162
7.1 逆變器電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) 162
7.1.1 單相電壓型逆變器 162
7.1.2 電壓型三相逆變電路 164
7.2 逆變器的PWM控制 167
7.2.1 PWM控制的基本原理 167
7.2.2 PWM逆變電路的控制萬式 168
7.2.3 PWM產(chǎn)生方法 169
習(xí)題 171
驗證性實驗項目 171
實驗二十 太陽能光伏逆變器工作原理分析實驗 171
實驗二十 太陽能光伏逆變器性能測試實驗 175
設(shè)計性實驗項目 177
實驗二十二 單相并網(wǎng)型光伏逆變器的設(shè)計 177
實訓(xùn)項目 180
實驗二十三 太陽能發(fā)電系統(tǒng)逆變器設(shè)計及制作 180
第8章 太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用及工程實例 185
8.1 太陽能光伏技術(shù)在照明領(lǐng)域的應(yīng)用 185
8.1.1 太陽能路燈結(jié)構(gòu)組成 185
8.1.2 太陽能路燈工作原理 186
8.2 太陽能光伏技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用 187
8.3 太陽能光伏技術(shù)在光伏發(fā)電領(lǐng)域的應(yīng)用 188
8.3.1 大型光伏發(fā)電系統(tǒng)（電站） 188
8.3.2 小型光伏發(fā)電系統(tǒng) 189
8.4 太陽能光伏技術(shù)在交通領(lǐng)域的應(yīng)用 189
8.4.1 太陽能汽車和太陽能電動車 189
8.4.2 太陽能游船 192
8.4.3 太陽能飛機(jī) 192
8.5 太陽能光伏技術(shù)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用 193
8.5.1 太陽能光伏建筑一體化 193
8.5.2 太陽能光電幕墻 195
8.5.3 光伏建筑一體化系統(tǒng)設(shè)計 196
8.5.4 光伏建筑一體化建筑設(shè)計 199
8.5.5 光伏建筑一體化光伏系統(tǒng)的安裝與調(diào)試 204
8.6 太陽能光伏技術(shù)在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用 205
8.6.1 光伏農(nóng)業(yè)概述 205
8.6.2 太陽能發(fā)電在植物補(bǔ)光中的具體應(yīng)用 207
8.7 太陽能光伏技術(shù)在太空領(lǐng)域中的應(yīng)用 209
8.8 太陽能光伏技術(shù)在其他領(lǐng)域中的應(yīng)用 210
8.9 光伏發(fā)電系統(tǒng)工程實例 211
8.9.1 10kW光伏發(fā)電系統(tǒng)工程設(shè)計 211
8.9.2 家庭用光伏發(fā)電系統(tǒng)工程設(shè)計 217
習(xí)題 219
驗證性實驗項目 220
實驗二十四 不同負(fù)載對太陽能光伏逆變器的影響實驗 220
實驗二十五 太陽能光伏控制器電磁兼容測試 222
綜合性實驗項目 226
實驗二十六 獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)應(yīng)用綜合實驗 226
實驗二十七 太陽能汽車應(yīng)用綜合實驗 230
設(shè)計性實驗項目 232
實驗二十八 太陽能多功能電源充電器設(shè)計 232
實驗二十九 30W太陽能LED路燈電路的設(shè)計 236
實驗三十 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計與制作 242
參考文獻(xiàn) 246
二、預(yù)習(xí)內(nèi)容
�。�1）調(diào)研各種類型的太陽能電池光譜特性。
�。�2）閱讀教材中的太陽能電池板的工作原理。
三、實驗原理
太陽能電池并不能把任何一種光都同樣地轉(zhuǎn)換成電。例如，通常紅光轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷谋壤c藍(lán)光轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷谋壤遣煌�。由于光的顏色（波長）不同，轉(zhuǎn)變?yōu)殡姷谋壤膊煌�，這種特性稱為光譜響應(yīng)特性。光譜響應(yīng)特性的測量是用一定強(qiáng)度的單色光照射太陽能電池，測量此時電池的短路電流，然后依次改變單色光的波長，再重復(fù)測量得到在各個波長下的短路電流，即反映了電池的光譜響應(yīng)特性。太陽能電池的光譜響應(yīng)又分為絕對光譜響應(yīng)和相對光譜響應(yīng)。各種波長的單位輻射光能或?qū)?yīng)的光子入射到太陽能電池上，將產(chǎn)生不同的短路電流，按波長的分布求得其對應(yīng)的短路電流變化曲線稱為太陽能電池的絕對光譜響應(yīng)。如果每一波長以一定等量的輻射光能或等光子數(shù)入射到太陽能電池上，所產(chǎn)生的短路電流與其中最大短路電流比較，按波長的分布求得其比值變化曲線，這就是該太陽能電池的相對光譜響應(yīng)。但是，無論是絕對還是相對光譜響應(yīng)，光譜響應(yīng)曲線峰值越高、越平坦，對應(yīng)電池的短路電流密度就越大，效率也越高。
從太陽能電池的應(yīng)用角度來說，太陽能電池的光譜特性與光源的輻射光譜特性相匹配是非常重要的，這樣可以更充分地利用光能和提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。例如，有的電池在太陽光照射下能確定轉(zhuǎn)換效率，但在熒光燈這樣的室內(nèi)光源下就無法得到有效的光電轉(zhuǎn)換。不同的太陽能電池與不同的光源的匹配程度是不一樣的。而光強(qiáng)和光譜的不同，會引起太陽能電池輸出的變動。就人眼的感覺而言，在室外太陽光下和在室內(nèi)熒光燈下，其亮度并不覺得差別很大，但其能量的絕對值卻相差數(shù)百倍。由于各種太陽能電池的光譜特性不同，所以太陽能電池的輸出特性隨所用的光源的光譜不同而變化較大。單晶硅、非晶硅、化合物半導(dǎo)體太陽能電池的光譜特性如下。
�。�1）單晶硅太陽能電池的光譜特性。單晶硅太陽能電池的特點(diǎn)是對于大于0.7μm的紅外光也有一定的靈敏度。以P型單晶硅為襯底，其上擴(kuò)散N型雜質(zhì)的太陽能電池與N型單晶硅為襯底的太陽能電池相比，其光譜特性的峰值更偏向左邊（短波長一方）。另外，對于前面介紹過的紫外光太陽能電池，它對從藍(lán)到紫色的短波長（波長小于0.5μm）的光有較高的靈敏度，但其制法復(fù)雜、成本高，僅限于空間應(yīng)用。此外，帶狀多晶硅太陽能電池的光譜特性也接近于單晶硅太陽能電池的光譜特性。
……
書單推薦
