太阳能光伏发电应用原理

章节摘录

　　5.2.1 冶金级硅的生产　　因为先有冶金硅才有各种硅太阳能电池，所以先从冶金硅讲起。硅如同碳一样是钢铁的最基本成分，硅的存在可以明显提高钢的强度、硬度、耐磨性和淬透性，因此硅是钢铁工业最主要的材料之一，生产量非常大，全球年产量大约有1×10st。冶金级硅是利用二氧化硅（如石英或砂子）与碳（木材、焦炭和煤的混合物）作为原材料，在大型电弧炉中进行冶炼。温度在15。0℃时，液态硅（纯度为98％～99％）出炉，并经吹氧或氧／氯混合气体进一步提纯到99.5％，然后将这样的液态硅倾倒入浅槽，凝固并分成碎块。典型的电弧炉生产能力为lt／h冶金级硅。采用新的原料填充方式（石英块和砂子坯块混合物），电能耗可降低到13kw·h／kg。　　5.2.2 硅太阳电池材料的分类　　太阳能光伏电池及其他的半导体器件要求硅的纯度比冶金级硅高，所以必须对冶金硅进行提纯。硅基太阳电池材料有晶体硅材料和薄膜材料硅材料。晶体硅材料又分为单晶硅、多晶硅和带状硅材料。薄膜硅材料可分为a-si、多晶和微晶硅材料。一般将硅太阳电池分为多晶硅、单晶硅、非晶硅电池和薄膜电池等，目前，多晶硅和单硅晶电池用量最大，非晶硅电池用于一些小系统和计算器辅助电源等。　　（1）多晶硅电池　　多晶硅太阳电池产量基本上与单晶硅电池相当，甚至更大，是光伏电池市场主要产品之一，与单晶硅电池相比，多晶硅电池价格较低，商品多晶硅电池组件转换效率一般为12 9／6-14％，目前已制出转换效率达17％-19.8％的多晶硅。

前言

　　太阳能作为新能源和可再生能源的一种，因其清洁环保，永不衰竭的特点，受到世界各国的青睐。太阳能是21世纪最有潜力的能源，太阳能产业是新兴的朝阳行业，具有较高的投资价值。充分开发利用太阳能，对于节约常规能源、保护自然环境、促进经济发展都有极为重要的现实意义和深远的历史意义。国家需要大量的光伏技术人才和研究型人才，人才培养需要针对性的教材和相关的参考书，为满足这一需要，笔者撰写了本书。为了让读者学好太阳能光伏发电的各种实际应用与设计，本书第1章介绍了我国和世界各国开发、利用和研究太阳能的情况；第2章介绍了一些光学的基本知识，为学好后续太阳能有关知识创造条件；第3章主要叙述了太阳的结构、太阳能的传递与辐射以及我国的太阳能资源等内容；第4章介绍了一些电工学的基本知识，是为了进一步讲好太阳能光伏发电的原理；第5章先由制造太阳能电池材料金属硅的制备讲起，再讲述太阳能电池组和光伏方阵的设计与安装；第6章主要介绍了太阳能光伏发电的储能装置，即铅酸蓄电池的内容；第7章讲述逆变器的知识，以满足大多数用户负载的需要；第8章不但叙述了太阳能光伏发电系统的原理及组成，而且重点阐述了太阳能光伏发电的独立系统、并网系统及其简单设计。本书内容深入浅出，全面系统，简明易懂，可用作高职高专院校的专业教材，也可供太阳能利用技术的工程技术人员学习参考。本书在写作过程中，得到江西省渝州科技职业技术学院的董事长兼校长杨名权和督导员、党委书记易光华的亲切关怀和一些学生的大力支持，在此表示深切的谢意！目前世界各国、特别是我国太阳能开发与利用已经进入到空前发展的时代，笔者深感水平有限，书中不妥之处在所难免，恳切希望读者、学者批评并提出建议。

书籍目录

第1章  绪论  1.1 太阳能发展的历程  1.2 利用太阳能的优势和不足之处    1.2.1 优点    1.2.2 缺点  1.3 太阳能产业利用现状和发展前景    1.3.1 全球太阳能产业现状和发展前景    1.3.2 我国太阳能产业现状和发展前景  1.4 最新研究动态  1.5 太阳能利用中的经济问题  1.6 学习本课程应达到的要求  复习题第2章  太阳能光伏发电光学原理  2.1 光的反射和折射    2.1.1 光的反射定律    2.1.2 光的折射定律  2.2 光的漫反射、干涉和逆向反射    2.2.1 光的漫反射    2.2.2 光的干涉    2.2.3 光的逆向反射  2.3 光的散射  2.4 光的辐射  2.5 到达地面的太阳辐射    2.5.1 直接辐射    2.5.2 散射辐射    2.5.3 总辐射    2.5.4 日照与日照百分率  2.6 光电学说    2.6.1 光的速度    2.6.2 光的本质    2.6.3 普朗克恒量与爱因斯坦学说  复习题第3章  太阳和太阳能  3.1 太阳基本物理参数及结构    3.1.1 太阳基本物理参数    3.1.2 太阳的结构    3.1.3 太阳的成分  3.2 地球的经度和纬度    3.2.1 纬线与纬度    3.2.2 经线与经度  3.3 太阳高度角和方位角  3.4 太阳常数与太阳光谱    3.4.1 太阳常数    3.4.2 太阳光谱  3.5 太阳能的来源  3.6 太阳能量的传递和辐射    3.6.1 太阳能量的传递    3.6.2 太阳能量的辐射  3.7 太阳能储存方式  3.8 我国太阳能资源  复习题第4章  太阳能光伏发电电学原理  4.1 自由电子和自由电子的浓度  4.2 自由电子的迁移率和电导率  4.3 半导体与金属导体导电的机理  4.4 半导体二极管的物理特性    4.4.1 半导体二极管的单向导电现象    4.4.2 PN结的特性  4.5 半导体的能带结构  4.6 光电导  4.7 半导体二极管的伏安特性    4.7.1 正向特性    4.7.2 反向特性    4.7.3 反向击穿电压  复习题第5章  太阳能电池材料及加工工艺  5.1 硅太阳能电池材料的优异性能  5.2 硅太阳能电池的制备    5.2.1 冶金级硅的生产    5.2.2 硅太阳电池材料的分类    5.2.3 多晶硅    5.2.4 单晶硅    5.2.5 非晶硅太阳电池  5.3 硅片的切割  5.4 太阳能电池片的制造  5.5 太阳能电池组和光伏方阵    5.5.1 太阳电池组结构及其作用    5.5.2 太阳能电池（组件）生产工艺流程  5.6 太阳能电池方阵的设计和安装    5.6.1 太阳能电池阵列的角度的设计    5.6.2 太阳能电池方阵的安装与维护  5.7 最大功率点跟踪控制  复习题第6章  太阳能光伏发电储能装置  6.1 铅酸蓄电池分类  6.2 铅酸蓄电池的组成  6.3 铅酸蓄电池的基本概念  6.4 蓄电池充、放电    6.4.1 蓄电池充、放电的原理    6.4.2 充电时的管理    6.4.3 放电时的管理    6.4.4 蓄电池自放电  6.5 蓄电池的深度放电  6.6 铅酸蓄电池的容量  6.7 极板化成  6.8 铅酸蓄电池的电动势  6.9 铅酸蓄电池的功率和效率  6.10 铅酸蓄电池的内电阻  6.11 铅酸蓄电池的失效原因及其修复方法    6.11.1 铅酸蓄电池失效的原因    6.11.2 影响铅酸蓄电池寿命的因素  6.12 铅酸蓄电池对环境的污染  6.13 控制器的几种基本电路和工作原理    6.13.1 单路旁路型充放电控制器    6.13.2 单路串联型充放电控制器  复习题第7章  光伏逆变器  7.1 逆变器的概念  7.2 逆变器的分类  7.3 波形逆变器    7.3.1 方波逆变器    7.3.2 阶梯波逆变器    7.3.3 正弦波逆变器  7.4 逆变器的工作原理  7.5 对逆变器的基本要求  7.6 逆变器的操作与维护    7.6.1 操作要点    7.6.2 维护检修  7.7 主要技术参数的控制及保护    7.7.1 主要技术参数的控制    7.7.2 维护  7.8 逆变器的选用  7.9 产品简介    7.9.1 SQ系列太阳能逆变器    7.9.2 离网发电光伏充电控制器设备产品简介    7.9.3 DH系列太阳能逆变器  7.10 光伏并网逆变器    7.10.1 对光伏并网逆变器的要求    7.10.2 光伏并网逆变器的工作原理    7.10.3 光伏并网逆变器逆变电路的控制电路    7.10.4 并网逆变器产品  复习题第8章  太阳能光伏发电系统  8.1 太阳能光伏发电系统原理及组成    8.1.1 光伏系统的工作原理    8.1.2 光伏系统的组成    8.1.3 光伏发电系统的分类  8.2 太阳能光伏发电系统的设计    8.2.1 太阳能光伏发电系统设计的影响因素    8.2.2 独立光伏发电系统设计的技术条件    8.2.3 太阳能光伏发电系统的简易设计方法    8.2.4 系统优化的设计  8.3 光伏发电系统运行方式的优势  8.4 太阳能并网系统的安装  8.5 太阳能光伏发电系统应用实例  复习题

作者简介

《太阳能光伏发电应用原理》由浅入深地介绍了太阳能的开发、利用、研究情况，阐述了光学、电学的一些相关基础知识；并对材料、储能装置、逆变器等几方面进行了系统讲述，最后不但叙述了太阳能光伏发电系统的原理及组成，而且还阐述了太阳能光伏发电的独立系统和并网系统及其设计。《太阳能光伏发电应用原理》可用作高职高专院校的专业教材，也可供太阳能利用技术的工程技术人员参考学习。

图书封面

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