目 錄 第一章 緒論 第一節(jié) 能源與環(huán)境問題 一、能源的概念 二、能源的分類 三、能源與社會發(fā)展 四、化石能源造成的環(huán)境問題 五、可再生能源 第二節(jié) 我國能源概述 一、我國能源現(xiàn)狀 二、我國能源問題與對策 三、我國可再生能源發(fā)展現(xiàn)狀與前景 第三節(jié) 太陽能的利用 一、太陽能的特點 二、太陽能的利用方式 三、我國對太陽能利用的歷史 第四節(jié) 太陽能光伏電池發(fā)電技術(shù)的發(fā)展史 一、太陽能光伏電池的發(fā)展史 二、太陽能光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀 第五節(jié) 我國太陽能光伏電池的發(fā)展史及產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 一、我國太陽能光伏電池的發(fā)展史 二、我國太陽能光伏電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀 閱讀材料： 復(fù)習(xí)思考題 參考文獻 第二章 太陽輻射 第一節(jié) 太陽及與地球的天文關(guān)系 一、太陽 二、地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn) 三、天球及天球坐標(biāo)系 四、太陽時與太陽位置 第二節(jié) 太陽輻射 一、太陽光譜 二、太陽輻射 三、太陽常數(shù) 四、太陽輻射強度 第三節(jié) 太陽能資源的分布 一、全球太陽能資源的分布 二、我國太陽能資源的分布 閱讀材料： 復(fù)習(xí)思考題 參考文獻 第三章 半導(dǎo)體物理知識 第一節(jié) 晶體結(jié)構(gòu)與晶體缺陷 一、晶格 二、晶向與晶面 三、晶體的對稱性 四、點缺陷與線缺陷 第二節(jié) 能帶理論 一、能級 二、能帶 三、半導(dǎo)體導(dǎo)電能力的能帶來解釋 四、費米能級 第三節(jié) 半導(dǎo)體特性 一、本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電結(jié)構(gòu) 二、典型半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu) 三、半導(dǎo)體中的雜質(zhì)能級 四、缺陷能級 第四節(jié) 半導(dǎo)體中的導(dǎo)電原理 一、電子與空穴 二、載流子 第五節(jié) 本征半導(dǎo)體與雜質(zhì)半導(dǎo)體 一、本征半導(dǎo)體 二、雜質(zhì)半導(dǎo)體 第六節(jié) 半導(dǎo)體結(jié) 一、功函數(shù) 二、金屬-半導(dǎo)體接觸 三、半導(dǎo)體-半導(dǎo)體接觸 四、半導(dǎo)體-電解質(zhì)接觸 五、體異質(zhì)結(jié) 六、表面態(tài)和界面態(tài) 閱讀材料： 復(fù)習(xí)思考題 參考文獻 第四章 光生伏特效應(yīng) 第一節(jié) 半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì) 一、半導(dǎo)體的光學(xué)常數(shù) 二、半導(dǎo)體的光吸收 第二節(jié) PN結(jié)的光生伏特效應(yīng) 一、光生電流 二、光電壓 第三節(jié) PN結(jié)太陽能光伏電池特性 一、理想太陽能光伏電池的等效電路 二、太陽能光伏電池的伏安特性 三、轉(zhuǎn)換效率 第四節(jié) 太陽能光伏電池的效率影響因素 一、寄生電阻 二、太陽輻射強度影響 三、溫度影響 四、太陽能光伏電池的串聯(lián)與并聯(lián) 第五節(jié) 肖特基結(jié) 一、金屬與半導(dǎo)體的功函數(shù) 二、肖特基勢壘 三、肖特基結(jié)的伏安特性與歐姆接觸 第六節(jié) MIS結(jié)構(gòu) 一、表面態(tài)對接觸勢壘的影響 二、表面電場效應(yīng) 三、MIS太陽能光伏電池 第七節(jié) 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 一、界面態(tài) 二、異質(zhì)結(jié)能帶圖 三、異質(zhì)結(jié)的伏安特性 第八節(jié) 非晶態(tài)半導(dǎo)體 一、非晶態(tài)半導(dǎo)體的結(jié)構(gòu) 二、非晶硅太陽能光伏電池 閱讀材料： 復(fù)習(xí)思考題 參考文獻 第五章 晶硅太陽能光伏電池材料制造工藝 第一節(jié) 多晶硅原料的制造工藝 一、硅材料的理化特性 二、金屬硅的制造 三、改良西門子法制造多晶硅 四、硅烷法制造多晶硅 五、多晶硅的其他制造方法 第二節(jié) 單晶硅棒的制造工藝 一、直拉法制造單晶硅棒 二、連續(xù)加料直拉法 三、磁控直拉法 四、懸浮區(qū)熔法制造單晶硅棒 五、單晶硅棒的其他制造方法 第三節(jié) 多晶硅錠的鑄造工藝 一、多晶硅錠的鑄造原理 二、布里曼法 三、熱交換法 四、澆筑法 五、電磁鑄造法 六、多晶硅錠 七、影響多晶硅錠質(zhì)量的影響因素 第四節(jié) 晶硅材料的切片工藝 一、硅片的分類 二、切片流程 三、砂漿線切割 四、金剛石線切割 五、硅片的直接制造技術(shù) 六、硅片的等級標(biāo)準(zhǔn) 第五節(jié) 晶硅太陽能光伏電池材料的制造工藝及質(zhì)量控制 一、表面制絨及質(zhì)量 二、擴散制結(jié) 三、刻蝕與去除磷硅玻璃 四、鍍減反射膜 五、印刷電極 六、燒結(jié)工藝 七、質(zhì)量檢測方法 閱讀材料： 復(fù)習(xí)思考題 參考文獻 第六章 晶硅太陽能光伏電池組件的制造工藝 第一節(jié) 主要封裝材料 一、電池片 二、鋼化玻璃 三、EVA膠膜 四、TPT背板 五、邊框及接線盒 第二節(jié) 組件的封裝工藝 一、電池片檢測與分選 二、電極焊接 三、疊層 四、層壓 五、修邊及裝框 六、接線盒焊接 第三節(jié) 組件的質(zhì)量檢測 一、目檢 二、電致發(fā)光測試 三、絕緣耐壓測試 四、電性能檢測 五、總裝檢測 閱讀材料： 復(fù)習(xí)思考題 參考文獻 第七章 太陽能光伏電池的性能測試 第一節(jié) 太陽能光伏電池的電性能測量方法 一、太陽能光伏電池的電學(xué)參數(shù) 二、伏安特性測量方法 三、光譜響應(yīng)測量方法 四、溫度系數(shù)測量方法 第二節(jié) 太陽能光伏電池電性能的測試實驗 一、實驗?zāi)康? 二、實驗原理 三、實驗設(shè)備與材料 四、實驗內(nèi)容與步驟 五、注意事項 六、數(shù)據(jù)記錄及處理 閱讀材料： 復(fù)習(xí)思考題 參考文獻 第八章 太陽能光伏電池發(fā)電系統(tǒng) 第一節(jié) 發(fā)電系統(tǒng)分類 一、離網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng) 二、并網(wǎng)型發(fā)電系統(tǒng) 三、光伏建筑一體化 第二節(jié) 并網(wǎng)型太陽能光伏電池發(fā)電系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu) 一、集中式結(jié)構(gòu) 二、串行結(jié)構(gòu) 三、多支路結(jié)構(gòu) 四、模塊式結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 太陽能光伏電池并網(wǎng)逆變器 一、并網(wǎng)逆變器的電路拓?fù)? 二、并網(wǎng)逆變器的功能 閱讀材料： 復(fù)習(xí)思考題 參考文獻 第九章 其他太陽能光伏電池材料及組件 第一節(jié) 非晶硅薄膜太陽能光伏電池 一、概述 二、非晶硅薄膜太陽能光伏電池材料與特性 三、非晶硅薄膜太陽能光伏電池 四、微晶硅薄膜太陽能光伏電池 第二節(jié) 化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池 一、概述 二、化合物半導(dǎo)體太陽能光伏電池材料與特性 三、碲化鎘薄膜太陽能光伏電池 四、銅銦鎵硒薄膜太陽能光伏電池 第三節(jié) 染料敏化太陽能光伏電池 一、概述 二、染料敏化太陽能電池的發(fā)電原理 三、染料敏化太陽能電池的材料與結(jié)構(gòu) 四、疊層染料敏化太陽能電池 五、柔性染料敏化太陽能電池 第四節(jié) 有機薄膜太陽能電池 一、概述 二、有機薄膜太陽能電池的發(fā)電原理 三、有機薄膜太陽能電池的結(jié)構(gòu) 四、有機薄膜太陽能電池的研究進展 第五節(jié) 鈣鈦礦太陽能電池 一、概述 二、鈣鈦礦太陽能電池的發(fā)電原理 三、鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu) 四、鈣鈦礦太陽能電池的研究進展 閱讀材料： 復(fù)習(xí)思考題 參考文獻 樣 章（可以是前言或部分章節(jié)） 前 言 隨著現(xiàn)代技術(shù)的飛速發(fā)展，煤炭、石油及天然氣等不可再生的化石能源的消耗量越來越大，化石能源儲量不斷減少，而且在其生產(chǎn)和消費過程中所排放的大量污染物現(xiàn)已嚴(yán)重的影響了生態(tài)環(huán)境。太陽能、風(fēng)能、海洋能等無污染的清潔可再生能源得到快速的發(fā)展，在很大程度上緩解了部分國家的能源壓力。光伏發(fā)電系統(tǒng)憑借建設(shè)周期短、使用壽命長、環(huán)境污染少、可實現(xiàn)光伏建筑一體化等特點，近年來發(fā)展迅速，并在世界范圍內(nèi)得到普遍的應(yīng)用與推廣，現(xiàn)已成為較為重要的可再生能源。我國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)在近20年的時間里也在快速成長，誕生了一批極具國際競爭力的生產(chǎn)企業(yè)，形成了具有規(guī)�；�、專業(yè)化、國際化的上下游產(chǎn)業(yè)鏈。2003年我國成為世界上最大的光伏組件生產(chǎn)國，2020年硅片產(chǎn)量達到了161.3GW，占全球產(chǎn)量的90%以上，幾乎全球硅片都來源于我國。同時，我國在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的使用量顯著提高，2020年我國光伏發(fā)電量為2605億千瓦時，截至到2021年上半年，全國光伏發(fā)電累計裝機為267.08GW。近年來，我國對光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方向與目標(biāo)給出了明確的指示，2021年5月11日，國家能源局發(fā)布的《關(guān)于2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)有關(guān)事項的通知》，明確提出2021年全國風(fēng)電、光伏發(fā)電發(fā)電量占全社會用電量的比重達到11%左右，后續(xù)逐年提高。在“十四五”期間，我國光伏年均新增光伏裝機或?qū)⒃?0-90GW之間，為達成2030年碳達峰，2060年前實現(xiàn)碳中和，光伏發(fā)電行業(yè)將成為長期處于高速發(fā)展的狀態(tài)，據(jù)此預(yù)測2026年我國光伏發(fā)電行業(yè)累計裝機量可能在673-793GW之間。因此，我國的光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)勢必將對全球新能源的供給做出實質(zhì)性貢獻。 然而，太陽能光伏發(fā)電技術(shù)主要包括材料研發(fā)與制備、器件組裝、性能測試及發(fā)電系統(tǒng)并網(wǎng)等多個關(guān)鍵環(huán)節(jié)，是一項涉及半導(dǎo)體物理、材料、電氣、電子、機械及地理等多學(xué)科交叉的綜合性高新科技，相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員培養(yǎng)難度較大，現(xiàn)今對于全方位的太陽能光伏發(fā)電相關(guān)專業(yè)的專業(yè)人才極度匱乏。為此，已有部分高等工科院校開設(shè)了光伏發(fā)電的相關(guān)專業(yè)課程。本書希望能夠為高等院校學(xué)生及相關(guān)領(lǐng)域從業(yè)人員提供光伏發(fā)電技術(shù)的理論基礎(chǔ)及工程技術(shù)知識儲備，為新工科建設(shè)相關(guān)專業(yè)中的新能源科學(xué)與工程專業(yè)的發(fā)展做好鋪墊，為培養(yǎng)我國太陽能光伏領(lǐng)域?qū)�業(yè)人才貢獻綿薄之力。 本書由哈爾濱理工大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院的夏乾善、孫志、宋偉編寫。全書分為9章。第1章介紹了能源與環(huán)境問題、全球能源發(fā)展現(xiàn)狀、能源的可持續(xù)發(fā)展理念，闡述太陽能電池發(fā)電技術(shù)的發(fā)展史及我國相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀。第2章介紹太陽輻射的基礎(chǔ)理論以及太陽能資源的分布情況。第3-4章介紹了�阳能稻p廝�涉及的�?fàn)C邐錮磧氚氳繼邐錮淼幕�础赖Z郟�壹s跋鐘兄?jǐn)S嗵�阳能稻p氐姆⒌繚�缿唬��5-6章貼合行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀，著重介紹了晶硅太陽能電池材料的制造工藝、組件的封裝工藝與質(zhì)量檢測方法。第7章介紹了晶硅太陽能光伏電池的輸出特性及現(xiàn)有的檢測手段，并提出了可供學(xué)生操作的實驗方案。第8章介紹太陽能光伏電池發(fā)電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與構(gòu)成。第9章緊跟當(dāng)前科技前沿，介紹了其他尚未商業(yè)化的新型太陽能光伏電池材料的研究進展。 本書在編寫中參考了大量著作與文獻資料，在此謹(jǐn)向相關(guān)作者致以謝意；如有遺漏，望相關(guān)作者指出，作者將在下版做出修改，在此預(yù)先向相關(guān)作者致以歉意。 作者在編寫過程中力求相關(guān)理論知識全面而準(zhǔn)確、表