书名：太阳能光伏发电原理与技术
书号：978-7-5239-0319-3
定价：48元
作者：张涛 主编 施正荣 朱群志 蔡靖雍 编写
出版时间：2025-10-10
出版社：中国电力出版社
页码： 232    字数(千字)：330
开本：16开    版次：1    印次：1

品牌介绍

中国电力出版社成立于 1951 年，作为中国成立最早的中央科技出版社之一，曾隶属于水利电力部、能源部、电力工业部、国家电力公司，现为国家电网公司所属的科技出版社，在电气技术专业出版领域享有极高的声誉。该社作为以图书出版为主体，音像、电子出版物、期刊、网络出版共同发展的大型出版企业，以强大的出版资源和高素质的专业队伍，致力于向读者提供包括电力工程、电气工程、建筑工程、电子技术、信息技术、外语、大中专教材、家教等学科门类齐全的权威出版物，也竭力为广大师生提供精品教材，是教育部和北京市教委规划教材的出版基地之一。

编辑推荐

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。

产品特色

焦双碳计划，详细介绍了太阳能的利用技术及其原理，对比已有图书，本书主要特点如下： 1. 内容全面：本书不但涵盖了太阳能光伏发电技术的全产业链，而且详细介绍了太阳能光热利用技术（热水系统及发电），并全面介绍了太阳能的其他非主流应用技术及原理；同时还涉及了太阳能利用中的最新前沿技术。 2. 团队合理：本书的参编团队主要由高校人员组成，但均具备良好的产学研基础。其中施正荣教授为澳大利亚技术科学与工程院院士，被誉为中国光伏教父级的任务；曾创建了无锡尚德太阳能电力有限公司，引领中国光伏技术全面赶超欧美；现为上迈新能源科技有限公司创始人，对太阳能光伏发电技术、光伏+具有很好的研究基础。主编张涛副教授及蔡靖雍副教授致力于太阳能光热利用技术及太阳能光电光热综合利用技术，同时均在企业兼职，具有很好的产教融合基础。 3. 适用性强：本书既有效应、原理、技术等理论层面的内容介绍，同时涵盖生产工艺、运维、应用推广等实际生产实践的内容；因此，本书既可作为高等院校的教材用书，还可作为一线工程技术人员的学习及指导手册。 追踪前沿：本书紧追光伏发电技术及光热利用技术的前沿应用方向，介绍了目前市面上最新的太阳能光伏光热一体化技术及光伏+技术、太阳能空气集热器、太阳能海水淡化技术等，同时该部分内容可根据市场产品更替而更新。

作者介绍

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。

内容介绍

《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。
本书适用于本书内容体系完备、理论与实践结合紧密，适合高等院校新能源相关专业学生使用，同时还可供从事光伏及太阳能技术研究的学者、工程师参考。

前言

随着全球能源需求的不断增长与传统化石能源的日益枯竭,全球能源行业正 面临双重挑战:一方面是化石能源枯竭与价格波动,另一方面是温室气体排放对 环境的威胁。发展可再生能源技术已成为全球应对能源危机和气候变化的重要途 径。太阳能因其取之不尽、清洁环保的特性,逐渐成为可再生能源领域的重要方 向之一。在 “双碳”目标的驱动下,中国作为全球能源消费大国,正在大力发展 以太阳能为代表的可再生能源。太阳能利用技术的普及与深入研究,不仅对实现 能源转型和 “双碳”目标至关重要,也能带动上下游产业链发展,提升我国在国 际可再生能源领域的核心竞争力。本书的编写旨在系统阐述太阳能利用的基础理 论、关键技术及其在实际工程中的应用,为推动太阳能技术的普及与创新贡献 力量。 本书共分为十一章,从基础理论到实践应用循序渐进,内容涵盖以下几个方 面: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、晶体硅电 池及组件的生产工艺、光伏发电系统设计与关键部件、光伏系统的安装运维、新 型太阳能技术 (如多结电池、光伏光热一体化等)。 本书编写过程中,得到了学校、研究部门和产业诸多专家、教授及本单位同 仁的大力支持与帮助。各章节任务由编写团队成员分工协作完成,其中张涛副教 授负责太阳辐照、平板太阳能集热器、光伏光热一体化利用等章节的内容:施正 荣教授负责晶体硅电池原理、晶体硅电池及组件生产工艺、光伏发电系统及运维 等章节的内容:朱群志教授负责前言、光伏发电系统应用等章节内容;蔡靖雍副 教授负责光伏发电系统设计、多结电池等章节内容;同时团队多名研究生参与了本书的整理编写,具体为:彭梦琦 (第1章)、刘泽文 (第2章、第3章)、张若 南 (第4章、第6章)、刘江隆 (第5章)、翟金名 (第7章、第8章)、霍冬芯 (第9章、第10章)、冯世静 (第11章)。本书最后由张涛副教授统稿及定稿。 团队深入调研了国内外太阳能技术的发展动态,结合教学与工程实践需求,精心 设计了内容结构,并以最新的数据、案例与图表为依托,确保本书的科学性、实 用性与前沿性。 本书适用于高等院校新能源相关专业的本科生和研究生作为教材使用,也可 作为从事光伏和太阳能工程技术研究的科研人员、工程技术人员的参考书。 由于时间与水平所限,书中难免存在不足之处,恳请读者批评指正。希望本 书能为太阳能技术的普及与发展贡献绵薄之力! 编 者 2025年3月

目录

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 106
612 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 195
1026 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