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目录

第1章 绪论 1

1.1 温室效应 1

1.2 太阳能 2

1.3 太阳电池的由来 3

1.4 太阳电池的分类 6

1.5 国内外光伏产业发展现状 8

第2章 太阳电池光学 9

2.1 光学发展史 9

2.2 太阳光的特 11

2.2.1 光子的能量 12

2.2.2 光子的通量 13

2.2.3 辐照度与光谱辐照度 13

2.3 黑体辐射与太阳辐射 14

2.4 地球表面的太阳辐射 15

2.4.1 影响太阳辐射减弱的因素 16

2.4.2 太阳辐射与大气离子的相互作用 17

2.5 太阳的视运动 18

2.6 地表斜面上辐射量

2.6.1 地表斜面上倾角

2.6.2 地表斜面上的辐射量计算 22

第3章 晶硅太阳电池工作原理 23

3.1 光和物质的相互作用 23

3.1.1 晶体的能带结构 23

3.1.2 硅的化学键模型 24

3.1.3 光子的吸收和能量转换 27

3.2 光电转化的基本原理 28

3.2.1 光生载流子的产生 28

3.2.2 载流子复合与输运 30

3.2.3 p-n结 31

3.3 太阳电池特 32

3.3.1 光生电流 32

3.3.2 收集概率 33

3.3.3 量子效率 34

3.3.4 光谱响应 34

3.4 光生伏打效应 35

3.5 太阳电池主要参数 36

3.5.1 伏安特曲线 36

3.5.2 短路电流 37

3.5.3 开路电压 38

3.5.4 填充因子 39

3.5.5 太阳电池效率 40

3.6 电阻效应 42

3.6.1 寄生电阻的影响 43

3.6.2 串联电阻的影响 43

3.6.3 分流电阻的影响 44

第4章 晶硅太阳电池设计 45

4.1 太阳电体设计 45

4.1.1 电池设计基本要求 45

4.1.2 材料选择 47

4.2 光学设计 48

4.2.1 反射、折射与透射 48

4.2.2 正面减反射膜的设计 48

4.2.3 硅片表面陷光结构设计 50

4.3 复合设计 52

4.3.1 复合导致的电流损失 52

4.3.2 复合造成的电压损失 53

4.3.3 表面复合 53

4.4 电学设计 54

4.4.1 串联电阻 55

4.4.2 基极电阻 55

4.4.3 发射极电阻 56

4.4.4 接触电阻 57

4.4.5 接触电阻导致率损耗 58

4.4.6 金属网格图案 60

4.4.7 设计规则 61

4.5 组件设计 61

第5章 晶硅材料的制备 62

5.1 多晶硅的制造方法 62

5.1.1 改良西门子法 63

5.1.2 硅烷法 64

5.1.3 其他方法 65

5.2 多晶硅锭的制备 66

5.2.1 浇铸法 66

5.2.2 直熔法 67

5.2.3 电磁感应加热连续铸造 67

5.3 单晶硅棒的制备 69

5.3.1 直拉法 69

5.3.2 区熔法 70

5.3.3 两种方法主要特点的比较 71

第6章 晶硅太阳电池制造 72

6.1 切割硅片 72

6.1.1 多线切割原理 72

6.1.2 切割工艺 73

6.2 硅片清洗 74

6.2.1 RCA清洗技术 74

6.2.2 等离子清洗 75

6.2.3 兆声清洗 76

6.3 PERC电池制备技术 76

6.3.1 PERC电池结构和工艺流程 77

6.3.2 表面清洗、制绒 78

6.3.3 扩散制p-n结 82

6.3.4 减反射膜 87

6.3.5 背面钝化 88

6.3.6 电极制备 91

6.4 其他晶硅电池制备技术 96

6.4.1 PERL电池 96

6.4.2 PERT电池 97

6.4.3 IBC电池 98

6.4.4 HIT电池 100

6.4.5 TOPCon电池 102

第7章 晶硅光伏组件 106

7.1 光伏组件的结构与原理 106

7.2 光伏组件材料及配件 107

7.2.1 盖板材料 107

7.2.2 黏结材料 107

7.2.3 背板材料 108

7.2.4 涂锡焊带 109

7.2.5 助焊剂 110

7.2.6 接线盒 110

7.2.7 组件边框 111

7.2.8 密封材料 111

7.3 光伏组件制备工艺流程 111

7.4 光伏组件电路设计 114

7.5 组件失配分析 115

7.5.1 失配效应 115

7.5.2 串联连接的电池不匹配 116

7.5.3 并联连接的电池不匹配 1

7.5.4 阵列中的不匹配效应 1

7.6 光伏组件温度 122

7.6.1 光伏组件中的热量产生 122

7.6.2 光伏组件的热损失 123

7.6.3 标称工作电池温度 125

7.7 光伏组件的退化和故障分析 126

7.7.1 热斑效应 126

7.7.2 PID效应 126

7.7.3 蜗牛纹 127

7.7.4 接线盒失效 128

7.7.5 EVA黄变 128

7.7.6 背板老化 129

第8章 光伏系统其他部件 130

8.1 光伏支架 130

8.1.1 支架材料 130

8.1.2 支架安装 131

8.1.3 支架结构 131

8.2 蓄电池 133

8.2.1 蓄电池的分类 133

8.2.2 蓄电池能参数 134

8.2.3 离网系统蓄电池配比计算 135

8.3 光伏系统控制器 136

8.3.1 控制器能 136

8.3.2 控制器的种类 137

8.4 光伏逆变器 138

8.4.1 光伏系统对逆变器的要求 138

8.4.2 光伏逆变器类型 139

8.4.3 光伏逆变器能 140

8.4.4 逆变器主要技术能指标 141

8.4.5 光伏系统逆变器的选择 143

第9章 光伏系统的设计 144

9.1 光伏发电系统分类 144

9.2 光伏发电系统设计原则和方法 144

9.2.1 光伏系统设计原则 145

9.2.2 光伏系统设计方法 146

9.3 独立光伏系统设计 146

9.3.1 设计的主要原则 147

9.3.2 安装位置太阳能资源评估 148

9.3.3 负载用电需求估算 148

9.4 光伏阵列设计 149

9.5 蓄电池的设计 151

9.6 设计实例 153

参考文献 154

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