商品介绍

出版社： 机械工业出版社

商品名称：光伏技术与工程手册（原书第2版）

作者：[西]安东尼奥·卢克（Antonio Luque）

市场价：298.0

ISBN号：9787111624875

本书是一本全面论述太阳能光伏发电所有涉及领域的技术论著。书中由浅人深地论述了太阳能光伏发电各个方面的基本原理与实际工程技术内容。另外，书中还全面地论述了各种技术的全新进展,并给出了大量的参考文献，如果读者想继续深人地探讨相关技术，可以很方便地从书中及参考文献中找到所需要的知识。
本书基本上可以分成几个大的方面:光伏基本理论，包括光伏技术的热力学理论极限和pn结理论，还包括全新的有关第三代太阳电池的理论基础;硅材料的制备和硅片加工;各种太阳电池技术,包括晶体硅太阳电池、硅薄膜太阳电池、II- V族太阳电池、CdTe 薄膜太阳电池、CIGS 薄膜太阳电池、染料敏化太阳电池等;各种光伏系统及应用技术;光伏测试技术;光伏系统的平衡部件的原理和技术，包括蓄电池、逆变器与控制器;从天文学和地理学的角度论述太阳辐射能量的理论;光伏技术及产业的历史及现状等。
与原书第1版相比，在所有章节的内容上都有大量的更新，诸如新的先进技术、新的电池效率、制造业现状、安装的数据等，而且还增加了薄膜光伏中透明导电氧化物、第三代有机聚合物器件等全新内容,在论述光伏建筑的内容时也增加了很多新的案例。总的来看，本书仍旧是目前国际上十分全面的论述光伏产业相关技术的著作，涵盖了光伏技术、应用及产业的各个方面的内容，并且有大量的论文索引，相信可以为国内光伏工程领域的产业技术人员和研发人员、高校太阳电池研究团队，以及证券投资公司、环保部门的政策研究人员提供全面的参考。

目 录

主编介绍

译者的话

原书序言

第 １ 章 太阳能光伏发电的成就和挑战   …… １

１.１ 总述   … １

１.２ 什么是光伏        …… ３

１.２.１ 光伏组件和发电功率       ６

１.２.２ 收集太阳光: 倾斜、 方位、 跟踪和遮挡   ７

１.２.３ 光伏组件和系统的成本预测    … ８

１.３ 光伏的今天        …… ９

１.３.１ 光伏的历史         ９

１.３.２ 今天的光伏图      ……… ９

１.３.３ 国家政策的关键作用      １１

１.３.４ 平价上网: 光伏的终极目标   … １２

１.４ 巨大的挑战       …… １５

１.４.１ 需要多少土地     ……… １８

１.４.２ 原材料的可用性     …… １９

１.４.３ 光伏发电是否是清洁绿色技术    ２０

１.４.４ 能量回收       … ２１

１.４.５ 可靠性       …… ２１

１.４.６ 调度能力: 提供能源需求   …… ２２

１.５ 技术趋势       ……… ２３

１.５.１ 晶体硅的进展和挑战      ２４

１.５.２ 薄膜技术的进步和挑战   ……… ２６

１.５.３ 聚光光伏的进展和挑战   ……… ２９

１.５.４ 第三代太阳电池的概念   ……… ３０

１.６ 结论  … ３１

参考文献   … ３１

第 ２ 章 过去、 现在和未来光伏产业成长过程中政策的作用        ３４

２.１ 引言  … ３４

２.１.１ 能源工业的气候变化      ３４

２.１.２ 光伏市场       … ３６

２.２ 选定国家的政策回顾     …… ３８

２.２.１ 美国政策综述     ……… ３８

２.２.２ 欧洲       ……… ４５

目 录 Ⅶ

２.２.３ 亚洲       ……… ４７

２.３ 政策对光伏市场发展的影响   ……… ５０

２.４ 未来光伏市场增长情况     … ５１

２.４.１ 扩散曲线       … ５１

２.４.２ 经验曲线       … ５２

２.４.３ 不同的政策方案之下ꎬ 光伏发电在美国的扩散      … ５５

２.５ 走向可持续发展的未来     … ６５

参考文献   … ６５

第 ３ 章 太阳电池物理         ７２

３.１ 引言  … ７２

３.２ 半导体的基本性质     ……… ７４

３.２.１ 晶体结构       … ７４

３.２.２ 能带结构       … ７４

３.２.３ 导带和价带态密度     … ７６

３.２.４ 平衡载流子浓度     …… ７６

３.２.５ 光吸收       …… ７８

３.２.６ 复合       ……… ８１

３.２.７ 载流子输运        ８４

３.２.８ 半导体方程        ８７

３.２.９ 少子扩散方程     ……… ８７

３.２.１０ ｐｎ 结二极管的静电特性    …… ８８

３.２.１１ 总结        …… ９０

３.３ 太阳电池基本原理     ……… ９１

３.３.１ 太阳电池边界条件     … ９１

３.３.２ 产生率       …… ９２

３.３.３ 少子扩散方程的解     … ９２

３.３.４ 终端特性       … ９３

３.３.５ 太阳电池 Ｉ￣ Ｖ 特性      … ９５

３.３.６ 太阳电池的效率     …… ９７

３.３.７ 寿命和表面复合的影响   ……… ９９

３.４ 附加主题        …… １０１

３.４.１ 光谱响应         １０１

３.４.２ 寄生电阻效应      …… １０２

３.４.３ 温度效应         １０４

３.４.４ 聚光太阳电池      …… １０６

３.４.５ 高注入        … １０６

３.４.６ ｐ￣ ｉ￣ ｎ 太阳电池和电压依赖收集 ……… １０７

３.４.７ 异质结太阳电池      … １０８

３.４.８ 详细的数值模拟      … １０９

Ⅷ 光伏技术与工程手册 (原书第 ２ 版)

３.５ 总结    １０９

参考文献  … １１０

第 ４ 章 光电转换的理论极限和新一代太阳电池 … １１１

４.１ 引言    １１１

４.２ 热力学背景        … １１２

４.２.１ 基本关系         １１２

４.２.２ 热力学的两个定律       １１３

４.２.３ 局域熵增量      ……… １１３

４.２.４ 积分概念         １１４

４.２.５ 辐射的热力学方程       １１４

４.２.６ 电子的热力学方程       １１６

４.３ 光电转换器        … １１６

４.３.１ 光电转换器的平衡方程    …… １１６

４.３.２ 单色电池         １１９

４.３.３ Ｓｈｏｃｋｌｅｙ￣ Ｑｕｅｉｓｓｅｒ 光伏电池的热力学一致性       … １２０

４.３.４ 整个 Ｓｈｏｃｋｌｅｙ￣ Ｑｕｅｉｓｓｅｒ 太阳电池的熵产生       …… １２３

４.４ 太阳电池转换器的技术转换效率极限  …… １２５

４.５ 超高效概念        … １２５

４.５.１ 多结太阳电池      …… １２５

４.５.２ 热光伏和热光子转换器    …… １２７

４.５.３ 多激子产生的太阳电池    …… １２９

４.５.４ 中间带太阳电池      … １３０

４.５.５ 热电子太阳电池      … １３５

４.６ 结论    １３９

参考文献  … １４０

第 ５ 章 太阳能级硅材料     ……… １４４

５.１ 引言    １４４

５.２ 硅   … １４５

５.２.１ 与光伏有关的硅的物理特性     １４５

５.２.２ 与光伏有关的化学特性    …… １４６

５.２.３ 健康、 安全和环境因素    …… １４７

５.２.４ 硅的历史和应用      … １４７

５.３ 金属硅和冶金硅的生产       １５０

５.３.１ 二氧化硅的碳热还原法    …… １５０

５.３.２ 提纯        …… １５３

５.３.３ 铸锭和粉碎      ……… １５３

５.３.４ 商用硅材料的纯度       １５４

５.３.５ 经济分析         １５４

５.４ 多晶硅生产/ 电子级和光伏级硅   … １５５

５.４.１ 西门子法: 氯硅烷和热丝    … １５６

５.４.２ Ｕｎｉｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ 和小松工艺: 单硅烷和热丝       …… １５８

５.４.３ Ｅｔｈｙｌ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ 法: 硅烷和流化床  … １５９

５.４.４ 经济和商业分析      … １６０

５.５ 现有用于太阳能的硅材料    ……… １６１

５.６ 晶体硅太阳电池对硅材料的要求     １６３

５.６.１ 定向固化         １６４

５.６.２ 晶体缺陷的影响      … １６６

５.６.３ 不同杂质的影响      … １６７

５.７ 太阳能级硅的技术路线       １７３

５.７.１ 多晶硅工艺的进一步发展和涉及的挥发性化合物的新工艺   ……… １７４

５.７.２ 提升冶金级硅纯度的路径    … １７６

５.７.３ 其他方法         １７９

５.７.４ 结晶法        … １８０

５.８ 结论    １８０

参考文献  … １８１

第 ６ 章 光伏用晶体硅的生长和切片   …… １８４

６.１ 引言    １８４

６.２ 单晶硅体材料         １８４

６.２.１ 直拉 (Ｃｚ) 单晶硅       １８６

６.３ 多晶硅        ……… １８９

６.３.１ 铸锭制备         １８９

６.３.２ 掺杂        …… １９０

６.３.３ 晶体缺陷         １９１

６.３.４ 杂质        …… １９３

６.４ 切片    １９６

６.４.１ 多线硅片切片技术       １９６

６.４.２ 切片工艺的显微过程    ……… １９８

６.４.３ 硅片质量和切割损伤    ……… １９９

６.４.４ 成本和尺寸考虑      … ２０１

６.４.５ 新的切片技术      …… ２０１

６.５ 硅带和硅箔的生产      …… ２０１

６.５.１ 技术工艺描述      …… ２０３

６.５.２ 生产能力的比较      … ２０８

６.５.３ 产业制造技术      …… ２０９

６.５.４ 硅带的材料性能和太阳电池     ２１０

６.５.５ 硅带/ 硅箔技术: 未来的发展方向 …… ２１２

６.６ 晶体生长技术的数值模拟    ……… ２１３

６.６.１ 模拟工具         ２１３

Ⅹ 光伏技术与工程手册 (原书第 ２ 版)

６.６.２ 硅结晶技术的热模型    ……… ２１３

６.６.３ 体硅晶化模拟      …… ２１５

６.６.４ 模拟硅带的生长      … ２１７

６.７ 结论    ２１７

参考文献  … ２１８

第 ７ 章 晶体硅太阳电池和组件      ２２２

７.１ 引言    ２２２

７.２ 光伏用晶体硅材料      …… ２２３

７.２.１ 体材料特性      ……… ２２３

７.２.２ 表面        …… ２２３

７.２.３ 无接触的表面      …… ２２４

７.３ 晶体硅太阳电池      ……… ２２５

７.３.１ 电池结构         ２２５

７.３.２ 衬底        …… ２２６

７.３.３ 前表面技术      ……… ２２８

７.３.４ 背表面        … ２３０

７.３.５ 尺寸效应         ２３０

７.３.６ 电池光学特性      …… ２３１

７.３.７ 特性比较         ２３３

７.４ 制备工艺        …… ２３４

７.４.１ 工艺流程         ２３４

７.４.２ 丝印技术         ２４０

７.４.３ 产能和成品率      …… ２４３

７.５ 对基本工艺的改进      …… ２４３

７.５.１ 硅片薄片化      ……… ２４３

７.５.２ 背表面钝化      ……… ２４４

７.５.３ 前发射区的改善      … ２４４

７.５.４ 快速热处理      ……… ２４５

７.６ 其他产业化工艺      ……… ２４５

７.６.１ 硅带技术         ２４５

７.６.２ 带本征层的异质结电池    …… ２４６

７.６.３ 全背接触技术      …… ２４６

７.６.４ Ｓｌｉｖｅｒ 电池        ２４７

７.７ 晶硅光伏组件         ２４７

７.７.１ 电池阵列         ２４７

７.７.２ 组件的层结构      …… ２４８

７.７.３ 层压        …… ２４９

７.７.４ 层压后处理步骤      … ２４９

７.７.５ 自动化和集成化      … ２５０

７.７.６ 特殊的组件      ……… ２５０

７.８ 组件的电学和光学特性       ２５１

７.８.１ 电学和热学特性      … ２５１

７.８.２ 制备过程中的分散性和失配损失  …… ２５２

７.８.３ 局部阴影和热斑的形成    …… ２５２

７.８.４ 光学特性         ２５４

７.９ 组件的现场特性      ……… ２５５

７.９.１ 寿命        …… ２５５

７.９.２ 认证        …… ２５５

７.１０ 结论   ２５６

参考文献  … ２５６

第 ８ 章 高效Ⅲ￣ Ⅴ族多结太阳电池    …… ２６３

８.１ 引言    ２６３

８.２ 应用    ２６６

８.２.１ 空间太阳电池      …… ２６６

８.２.２ 地面发电         ２６６

８.３ Ⅲ￣ Ⅴ族多结和单结太阳电池物理学 ……… ２６６

８.３.１ 不同波长下的光子转换效率     ２６６

８.３.２ 多结效率的理论极限    ……… ２６７

８.３.３ 光谱分裂         ２６７

８.４ 电池结构        …… ２６８

８.４.１ 四端子        … ２６８

８.４.２ 三端子        … ２６８

８.４.３ 两端子串联 (电流匹配)    … ２６８

８.５ 串联器件性能计算      …… ２６８

８.５.１ 概述        …… ２６８

８.５.２ 顶部和底部子电池的 ＱＥ 和 ＪＳＣ  ……… ２６９

８.５.３ 多结 Ｊ￣ Ｖ 曲线      …… ２７０

８.５.４ 电流匹配和顶电池的减薄    … ２７２

８.５.５ 电流匹配对填充因子和 ＶＯＣ的影响  … ２７２

８.５.６ 效率与带隙      ……… ２７３

８.５.７ 光谱的作用      ……… ２７５

８.５.８ ＡＲ 膜的影响     ……… ２７５

８.５.９ 聚光应用         ２７６

８.５.１０ 温度依赖性     ……… ２７９

８.６ ＧａＩｎＰ / ＧａＡｓ/ Ｇｅ 太阳电池相关材料  ……… ２８１

８.６.１ 概述        …… ２８１

８.６.２ ＭＯＣＶＤ        … ２８１

８.６.３ ＧａＩｎＰ 太阳电池      … ２８１

Ⅻ 光伏技术与工程手册 (原书第 ２ 版)

８.６.４ ＧａＡｓ 电池         ２８９

８.６.５ Ｇｅ 电池        … ２８９

８.６.６ 隧道结互联      ……… ２９１

８.６.７ 化学腐蚀剂      ……… ２９２

８.６.８ 材料的获取      ……… ２９２

８.７ 外延表征和其他诊断技术    ……… ２９２

８.７.１ 外延层的表征      …… ２９２

８.７.２ 传输线测量      ……… ２９３

８.７.３ 多结电池的 Ｉ￣ Ｖ 测量    ……… ２９３

８.７.４ 形貌缺陷的评定      … ２９４

８.７.５ 器件诊断         ２９４

８.８ 可靠性和性能衰退      …… ２９６

８.９ 下一代太阳电池      ……… ２９６

８.９.１ 晶格失配 ＧａＩｎＰ / ＧａＩｎＡｓ/ Ｇｅ 电池  …… ２９７

８.９.２ 倒置晶格失配 ＧａＩｎＰ / ＧａＩｎＡｓ/ ＧａＩｎＡｓ (１.８３ｅＶꎬ １.３４ｅＶꎬ ０.８９ｅＶ) 电池 … ２９７

８.９.３ 其他晶格匹配的方法    ……… ２９８

８.９.４ 机械叠层         ２９８

８.９.５ 在其他衬底上的生长    ……… ２９９

８.９.６ 光谱分解         ２９９

８.１０ 总结   ２９９

参考文献  … ３００

第 ９ 章 空间太阳电池和阵列     … ３０５

９.１ 空间太阳电池的历史      … ３０５

９.１.１ 从先锋 １ 号到深空 １ 号    …… ３０５

９.２ 空间太阳电池的挑战      … ３０８

９.２.１ 空间环境         ３１０

９.２.２ 热环境        … ３１２

９.２.３ 太阳电池的校准和测量    …… ３１４

９.３ 硅太阳电池        … ３１５

９.４ Ⅲ￣ Ｖ 族太阳电池      ……… ３１６

９.４.１ 薄膜太阳电池      …… ３１８

９.５ 空间太阳电池阵列      …… ３２０

９.５.１ 体装式阵列      ……… ３２１

９.５.２ 刚性电池板平面阵列    ……… ３２１

９.５.３ 柔性可折叠阵列      … ３２２

９.５.４ 薄膜或柔性卷状阵列    ……… ３２３

９.５.５ 聚光阵列         ３２４

９.５.６ 高温/ 高辐照强度阵列   ……… ３２５

９.５.７ 静电清洁阵列      …… ３２６

９.５.８ 火星太阳电池阵列       ３２６

９.５.９ 电力管理与配电 (ＰＭＡＤ)    … ３２６

９.６ 未来可能的电池和阵列       ３２７

９.６.１ 低强度低温 (ＬＩＬＴ) 电池    … ３２７

９.６.２ 量子点太阳电池      … ３２７

９.６.３ 集成发电系统      …… ３２８

９.６.４ 高比功率阵列      …… ３２８

９.６.５ 高辐射环境太阳电池阵列    … ３２８

９.７ 发电系统的品质因素      … ３２９

９.８ 总结    ３３０

参考文献  … ３３１

第 １０ 章 光伏聚光器         ３３４

１０.１ 光伏聚光的宗旨是什么ꎬ 它有什么作用 … ３３４

１０.２ 目标、 限制和机会     …… ３３５

１０.２.１ 目标及优势     ……… ３３５

１０.２.２ 光伏聚光器的成本分析   …… ３３６

１０.３ 典型聚光器: 分类尝试      ３３８

１０.３.１ 光伏聚光器的类型、 组件和操作 …… ３３８

１０.３.２ 聚光器的分类     …… ３３９

１０.３.３ 可变光谱聚光系统      ３４０

１０.４ 聚光光学: 热力学极限      ３４１

１０.４.１ 聚光光学系统中需要什么   … ３４１

１０.４.２ 一个典型的反射式聚光器   … ３４１

１０.４.３ 理想聚光倍数     …… ３４２

１０.４.４ 创建一个理想聚光器   ……… ３４４

１０.４.５ 实际聚光器的光学系统   …… ３４４

１０.４.６ 两级光学系统: 二次光学结构 ……… ３４６

１０.５ 影响聚光器性能的光学因素   …… ３４８

１０.５.１ 光学效率        ３４８

１０.５.２ 接收器上光的分布和轮廓   … ３４９

１０.５.３ 接收角及传递函数      ３５０

１０.６ 光伏聚光组件和模块     … ３５２

１０.６.１ 定义       …… ３５２

１０.６.２ 聚光组件的功能和特性   …… ３５２

１０.６.３ 组件中电池的电气连接   …… ３５３

１０.６.４ 有关电池安装的热￣ 机械效应  ……… ３５４

１０.６.５ 聚光组件的描述和制造问题    ３５６

１０.６.６ 采用二次光学结构      ３５６

１０.６.７ 带有反射元件 (反射镜) 的组件  … ３５６

􀃽 光伏技术与工程手册 (原书第 ２ 版)

１０.６.８ 基于模块的聚光器的描述和生产问题  ３５７

１０.７ 聚光系统的跟踪     ……… ３５８

１０.７.１ 聚光光伏跟踪策略      ３５９

１０.７.２ 跟踪系统的实际安装   ……… ３６０

１０.７.３ 跟踪控制系统     …… ３６１

１０.７.４ 指向策略        ３６１

１０.７.５ 结构及跟踪控制成本   ……… ３６２

１０.８ 聚光条件下的电池、 组件及光伏系统测量  ３６２

１０.８.１ 聚光电池的测量     … ３６２

１０.８.２ 聚光器单元和组件的测量   … ３６３

１０.８.３ 模拟器绝对和相对测量   …… ３６４

１０.８.４ 聚光光伏组件和系统中的光学失配 … ３６５

１０.８.５ 配备多结太阳电池的聚光光伏组件和系统的测量    ……… ３６６

１０.８.６ 组件光学元件内部的多结电池 ……… ３６７

１０.８.７ 光伏聚光器的输出与光谱变化的日光的有效可用辐射    … ３６７

１０.９ 总结   ３６８

参考文献  … ３６９

第 １１ 章 中高温方法制备晶体硅薄膜太阳电池  … ３７２

１１.１ 引言   ３７２

１１.１.１ 为什么要研究 ｃ￣ Ｓｉ 薄膜太阳电池  … ３７２

１１.１.２ 晶体硅薄膜光伏技术和材料的分类 … ３７３

１１.１.３ 硅沉积方法     ……… ３７４

１１.１.４ 有晶种和无晶种生长硅薄膜的比较 … ３７５

１１.２ 模拟   ３７５

１１.２.１ 吸收区扩散长度对太阳电池效率的影响      ……… ３７５

１１.２.２ 表面复合的影响     … ３７６

１１.２.３ 陷光的影响     ……… ３７９

１１.３ 在同质或者高温异质支撑材料上制备的晶体硅薄膜太阳电池     ３８０

１１.３.１ 同质支撑材料     …… ３８０

１１.３.２ 高温异质支撑材料      ３８４

１１.４ 在中温异质支撑材料上制备的晶体硅薄膜太阳电池       ３８５

１１.４.１ 在金属上制备的太阳电池   … ３８６

１１.４.２ 在玻璃上制备的太阳电池   … ３８７

１１.５ 结论   ３９６

致谢  ……… ３９７

参考文献  … ３９７

第 １２ 章 非晶硅基太阳电池      … ４０３

１２.１ 综述   ４０３

１２.１.１ 非晶硅: 第一种可掺杂的非晶半导体  ４０３

目 录 􀃾

１２.１.２ 非晶硅太阳电池设计   ……… ４０５

１２.１.３ Ｓｔａｅｂｌｅｒ￣ Ｗｒｏｎｓｋｉ 效应    …… ４０６

１２.１.４ 本章大纲        ４０７

１２.２ 氢化非晶硅的原子和电子结构   … ４０７

１２.２.１ 原子结构        ４０７

１２.２.２ 缺陷和亚稳定性     … ４０８

１２.２.３ 电子态密度     ……… ４０９

１２.２.４ 带尾、 带边和带隙      ４１０

１２.２.５ 缺陷和带隙态     …… ４１０

１２.２.６ 掺杂       …… ４１１

１２.２.７ 合金化和光学性能      ４１１

１２.２.８ 纳米晶硅简介     …… ４１３

１２.３ 沉积非晶硅       … ４１３

１２.３.１ 沉积技术综述     …… ４１３

１２.３.２ １３.５６ＭＨｚ ＲＦ 等离子体辅助化学气相沉积 (ＲＦ￣ ＰＥＣＶＤ)   ……… ４１４

１２.３.３ 不同频率的 ＰＥＣＶＤ    ……… ４１６

１２.３.４ 热丝化学气相沉积      ４１８

１２.３.５ 其他沉积方法     …… ４１９

１２.３.６ 氢稀释       … ４１９

１２.３.７ 高速沉积纳米晶硅 (ｎｃ￣ Ｓｉ)     ４２０

１２.３.８ 合金和掺杂     ……… ４２１

１２.４ 理解 ａ￣ Ｓｉ ｐｉｎ 电池      …… ４２２

１２.４.１ ｐｉｎ 器件的电学结构    ……… ４２２

１２.４.２ 电压对吸收层厚度的弱依赖关系 …… ４２３

１２.４.３ 对功率产生有用的厚度是多少 ……… ４２４

１２.４.４ 掺杂层和界面     …… ４２６

１２.４.５ 光致衰退效应     …… ４２６

１２.４.６ 合金和纳米晶电池      ４２７

１２.４.７ ａ￣ Ｓｉ∶ Ｈ 和 ｎｃ￣ Ｓｉ∶ Ｈ 太阳电池的光学设计       …… ４２７

１２.５ 多结太阳电池        ４２９

１２.５.１ 多结太阳电池的优势   ……… ４２９

１２.５.２ 采用合金来改变带隙   ……… ４３１

１２.５.３ ａ￣ Ｓｉ / ａ￣ ＳｉＧｅ 双结和 ａ￣ Ｓｉ / ａ￣ ＳｉＧｅ / ａ￣ ＳｉＧｅ 三结太阳电池      ４３２

１２.５.４ 纳米晶硅 (ｎｃ￣ Ｓｉ) 太阳电池  ……… ４３６

１２.５.５ 非微晶叠层以及其他纳米晶硅基多结电池      …… ４３７

１２.６ 组件制造       …… ４３８

１２.６.１ 不锈钢衬底上的连续卷对卷制造 …… ４３９

１２.６.２ 玻璃上的上衬底 ａ￣ Ｓｉ 组件生产  …… ４４０

１２.６.３ 制造成本、 安全性及其他   … ４４１

􀃿 光伏技术与工程手册 (原书第 ２ 版)

１２.６.４ 组件性能和可靠性      ４４１

１２.７ 结论和将来的方向     …… ４４３

１２.７.１ ａ￣ Ｓｉ 基光伏的优势      ４４３

１２.７.２ ａ￣ Ｓｉ 光伏的现状和竞争力   … ４４３

１２.７.３ 进一步提升的关键问题和潜力 ……… ４４４

致谢  ……… ４４４

参考文献  … ４４５

第 １３ 章 Ｃｕ(ＩｎＧａ)Ｓｅ２太阳电池    ……… ４５４

１３.１ 引言   ４５４

１３.２ 材料性质       …… ４５６

１３.２.１ 结构和成分     ……… ４５７

１３.２.２ 光学性质和电学结构   ……… ４５９

１３.２.３ 电学性质        ４６０

１３.２.４ 表面和晶界     ……… ４６２

１３.２.５ 衬底的影响     ……… ４６３

１３.３ 沉积方法       …… ４６４

１３.３.１ 衬底和 Ｎａ 添加      … ４６４

１３.３.２ 背接触       … ４６５

１３.３.３ 共蒸发制备 Ｃｕ(ＩｎＧａ)Ｓｅ２    … ４６５

１３.３.４ 前驱物反应工艺     … ４６６

１３.３.５ 其他沉积方法     …… ４６９

１３.４ 结和器件的形成     ……… ４６９

１３.４.１ 化学水浴法     ……… ４７０

１３.４.２ 界面影响        ４７１

１３.４.３ 其他沉积方法     …… ４７１

１３.４.４ 其他可选缓冲层     … ４７２

１３.４.５ 透明接触        ４７３

１３.４.６ 高阻窗口层     ……… ４７５

１３.４.７ 器件完成        ４７５

１３.５ 电池运行       …… ４７５

１３.５.１ 光生电流        ４７６

１３.５.２ 复合       …… ４７８

１３.５.３ Ｃｕ(ＩｎＧａ)Ｓｅ２

/ ＣｄＳ 界面    …… ４８１

１３.５.４ 宽带隙和梯度带隙器件   …… ４８２

１３.６ 制造问题       …… ４８５

１３.６.１ 工艺和设备     ……… ４８５

１３.６.２ 组件制备        ４８６

１３.６.３ 组件性能和稳定性      ４８８

１３.６.４ 生产成本        ４８９

目 录 ⅩⅤⅠⅠ

１３.６.５ 环境问题        ４９０

１３.７ Ｃｕ(ＩｎＧａ)Ｓｅ２的前景      … ４９１

参考文献  … ４９２

第 １４ 章 碲化镉太阳电池      …… ５００

１４.１ 引言   ５００

１４.２ 发展历史       …… ５０１

１４.３ ＣｄＴｅ 的性能         ５０３

１４.４ ＣｄＴｅ 薄膜沉积      ……… ５０８

１４.４.１ Ｃｄ 和 Ｔｅ２蒸气的表面凝聚/ 反应  …… ５０８

１４.４.２ Ｃｄ 和 Ｔｅ 离子在表面的电还原  ……… ５１１

１４.４.３ 表面前驱物反应     … ５１１

１４.５ ＣｄＴｅ 薄膜太阳电池      … ５１２

１４.５.１ 窗口层       … ５１３

１４.５.２ ＣｄＴｅ 吸收层和 ＣｄＣｌ

２处理    … ５１３

１４.５.３ ＣｄＳ / ＣｄＴｅ 的混合       ５１６

１４.５.４ 背接触       … ５１９

１４.５.５ 太阳电池表征和分析   ……… ５２１

１４.６ ＣｄＴｅ 组件        … ５２６

１４.７ ＣｄＴｅ 基太阳电池的未来    ……… ５２８

致谢  ……… ５３０

参考文献  … ５３０

第 １５ 章 染料敏化太阳电池      … ５３７

１５.１ 引言   ５３７

１５.２ ＤＳＳＣ 的工作原理      …… ５３８

１５.３ 材料   ５４０

１５.３.１ ＴＣＯ 电极        ５４０

１５.３.２ 纳米晶 ＴｉＯ２光电极      ５４０

１５.３.３ 钌络合物光敏化剂      ５４１

１５.３.４ 氧化还原电解质     … ５４３

１５.３.５ 对电极       … ５４３

１５.３.６ 密封材料        ５４３

１５.４ 高效率染料敏化太阳电池的性能    ５４３

１５.５ 电子传输过程        ５４５

１５.５.１ 电子从染料注入到金属氧化物中 …… ５４５

１５.５.２ 纳米介孔电极中的电子传输    ５４６

１５.５.３ 还原染料阳离子的动力学竞争 ……… ５４７

１５.５.４ 电子和 Ｉ

－

３ 离子之间的电荷复合  …… ５４８

１５.６ 新材料       ……… ５４８

１５.６.１ 光敏化剂        ５４８

ⅩⅤⅠⅠⅠ 光伏技术与工程手册 (原书第 ２ 版)

１５.６.２ 半导体材料     ……… ５５２

１５.６.３ 电解质       … ５５４

１５.７ 稳定性       ……… ５５５

１５.７.１ 材料的稳定性     …… ５５５

１５.７.２ 太阳电池性能的长期稳定性    ５５６

１５.８ 商业化应用发展     ……… ５５７

１５.８.１ 制备大面积染料敏化电池组件 ……… ５５７

１５.８.２ 柔性染料敏化太阳电池   …… ５５７

１５.８.３ 有关商业化的其他课题   …… ５５８

１５.９ 总结与展望       … ５５９

致谢  ……… ５５９

参考文献  … ５６０

第 １６ 章 通过有机物进行光转换    ……… ５６４

１６.１ 有机和聚合物光伏电池原理   …… ５６４

１６.１.１ 概述       …… ５６４

１６.１.２ 有机与无机光电子过程   …… ５６４

１６.１.３ 有机/ 聚合物光伏过程    …… ５６７

１６.２ 有机/ 聚合物太阳电池演化与类型  ……… ５６９

１６.２.１ 单层有机太阳电池 (肖特基电池)  … ５６９

１６.２.２ 双层给体/ 受体异质结有机太阳电池 (Ｔａｎｇ 电池)     …… ５７１

１６.２.３ 体异质结有机太阳电池   …… ５７３

１６.２.４ ｎ 型纳米粒子/ 纳米棒与 ｐ 型聚合物共混的杂化太阳电池   ……… ５７４

１６.２.５ 双连续有序纳米结构 (ＢＯＮＳ) 有机太阳电池        ５７４

１６.２.６ 叠层结构有机太阳电池   …… ５７６

１６.２.７ “理想” 的高效率有机太阳电池  …… ５７７

１６.３ 有机和高分子太阳电池制备和表征 ……… ５７７

１６.３.１ 有机和高分子太阳电池的制备及稳定性      ……… ５７７

１６.３.２ 有机光伏制备现状和挑战   … ５７９

１６.４ 天然光合作用ꎬ 阳光能源转换系统 ……… ５８０

１６.４.１ 光合作用色素     …… ５８０

１６.４.２ 天线配合物     ……… ５８２

１６.４.３ 光合作用反应中心      ５８２

１６.５ 人工光合作用系统     …… ５８３

１６.５.１ 天线系统        ５８４

１６.５.２ 循环卟啉阵列     …… ５８４

１６.５.３ 枝状大分子     ……… ５８４

１６.５.４ 自组装系统     ……… ５８７

１６.６ 人工反应中心        ５８８

１６.６.１ 细菌反应中心     …… ５８８

目 录 ⅩⅠⅩ

１６.６.２ 人工反应中心     …… ５８９

１６.７ 迈向器件结构        ５９０

１６.８ 总结和未来展望     ……… ５９１

致谢  ……… ５９３

参考文献  … ５９４

第 １７ 章 光伏透明导电氧化物       ５９８

１７.１ 引言   ５９８

１７.１.１ 透明导电物质     …… ５９８

１７.１.２ 光伏 ＴＣＯ      ……… ５９８

１７.１.３ 特性、 选择和权衡      ５９９

１７.２ 材料概述       …… ６００

１７.２.１ 分类和重要类型     … ６００

１７.２.２ 掺杂       …… ６０２

１７.２.３ 光伏应用中 ＴＣＯ 的特性    … ６０２

１７.３ 沉积方法       …… ６０５

１７.３.１ 溅射       …… ６０５

１７.３.２ 化学气相沉积 (ＣＶＤ)    …… ６１０

１７.３.３ 脉冲激光沉积 (ＰＬＤ)    …… ６１２

１７.３.４ 其他沉积技术     …… ６１２

１７.４ ＴＣＯ 理论和模拟: 电学和光学特性及其对组件性能的影响    … ６１３

１７.４.１ ＴＣＯ 的电学性质     … ６１３

１７.４.２ ＴＣＯ 的光学特征     … ６１６

１７.４.３ ＴＣＯ 光电性能对组件性能的影响 …… ６２２

１７.５ 基于薄膜和晶片的太阳电池的主要材料及相关问题       ６２４

１７.５.１ 上衬底型器件中的 ＴＣＯ    … ６２４

１７.５.２ 下衬底器件中的 ＴＣＯ    …… ６２７

１７.５.３ ＴＣＯ/ 高阻层和其他双层概念  ……… ６２９

１７.５.４ ＴＣＯ 用作中间反射层   ……… ６３１

１７.５.５ 背反射层的 ＴＣＯ 组分    …… ６３２

１７.５.６ 为能带匹配进行 ＴＣＯ 调整     ６３３

１７.５.７ ＴＣＯ 特性的改进     … ６３３

１７.６ 绒面薄膜       …… ６３４

１７.６.１ ａ￣ Ｓｉ:Ｈ 器件中的形貌效应     ６３５

１７.６.２ 带绒面 ＳｎＯ２ :Ｆ 的发展    …… ６３５

１７.６.３ 带绒面 ＺｎＯ 的制备和特性     ６３７

１７.６.４ 制备带绒面 ＴＣＯ 薄膜的其他方法  … ６３８

１７.６.５ 带绒面 ＴＣＯ 薄膜: 描述和光散射  … ６４０

１７.６.６ 带绒面 ＴＣＯ 的优化    ……… ６４１

１７.６.７ 带绒面 ＴＣＯ 在太阳电池中的应用  … ６４２

１７.７ 测量与表征方法     ……… ６４５

ⅩⅩ 光伏技术与工程手册 (原书第 ２ 版)

１７.７.１ 电学性能表征     …… ６４５

１７.７.２ 光学表征        ６４７

１７.７.３ 物理和结构表征     … ６４８

１７.７.４ 化学和表面表征     … ６５０

１７.８ ＴＣＯ 的稳定性        ６５１

１７.９ 最近的发展和展望     …… ６５３

１７.９.１ 商用 ＴＣＯ 玻璃的发展    …… ６５４

１７.９.２ 高载流子迁移率探索   ……… ６５４

１７.９.３ 散射和有用吸收的提升   …… ６５６

１７.９.４ 掺杂二氧化钛和其他宽带隙氧化物 … ６５８

１７.９.５ 其他种类的透明导体   ……… ６５８

１７.９.６ 非晶 ＴＣＯ      ……… ６５９

参考文献  … ６６１

第 １８ 章 太阳电池和组件的检测与表征     ６７０

１８.１ 引言   ６７０

１８.２ 光伏性能的标定     ……… ６７０

１８.２.１ 标准检测条件     …… ６７０

１８.２.２ 额定峰值功率标定的其他方法 ……… ６７４

１８.２.３ 基于能量的性能标定方法   … ６７４

１８.２.４ 转换到标准条件的方程   …… ６７６

１８.３ 电流￣ 电压测量      ……… ６７８

１８.３.１ 辐照度的测量     …… ６７８

１８.３.２ 基于模拟器的 Ｉ￣ Ｖ 测量: 理论  ……… ６８０

１８.３.３ 一级标准电池的标定方法   … ６８０

１８.３.４ 标准电池校准程序的不确定性估计 … ６８３

１８.３.５ 标准电池校准程序的相互比较 ……… ６８５

１８.３.６ 多结电池的测量程序   ……… ６８６

１８.３.７ 电池和组件 Ｉ￣ Ｖ 测量系统    … ６８８

１８.３.８ 聚光电池测量问题      ６９１

１８.３.９ 太阳模拟器     ……… ６９２

１８.４ 光谱响应测量        ６９４

１８.４.１ 基于滤光片的系统      ６９５

１８.４.２ 基于光栅的系统     … ６９６

１８.４.３ 光谱响应测量的不确定性   … ６９６

１８.５ 组件的质量鉴定和认证      ７００

１８.６ 总结   ７０１

致谢  ……… ７０２

参考文献  … ７０２

第 １９ 章 光伏系统        … ７０９

１９.１ 引言: 在彩虹的尽头有金子   …… ７０９

目 录 ⅩⅩⅠ

１９.１.１ 历史背景        ７０９

１９.１.２ 当前形势        ７０９

１９.２ 系统类型       …… ７１０

１９.２.１ 小的直流离网系统      ７１１

１９.２.２ 离网交流系统     …… ７１１

１９.２.３ 并网系统        ７１２

１９.２.４ 混合光伏系统     …… ７１３

１９.２.５ 微电网       … ７１６

１９.２.６ 智能电网        ７１６

１９.３ 典型的光伏系统     ……… ７１７

１９.４ 标定   ７１７

１９.５ 关键系统部件        ７２０

１９.５.１ 组件       …… ７２０

１９.５.２ 逆变器       … ７２１

１９.５.３ 并网逆变器     ……… ７２１

１９.５.４ 离网逆变器     ……… ７２３

１９.５.５ 系统的电平衡部件 (ＢＯＳ) 及开关  … ７２３

１９.５.６ 存储       …… ７２４

１９.５.７ 充电控制器     ……… ７２４

１９.５.８ 安装结构        ７２５

１９.５.９ 标准       …… ７２６

１９.６ 系统设计思路        ７２６

１９.６.１ 地点分析        ７２７

１９.６.２ 位置       …… ７２７

１９.６.３ 方向和倾角     ……… ７２７

１９.６.４ 遮光       …… ７２７

１９.６.５ 灰尘和污迹     ……… ７２９

１９.６.６ 屋顶和地面的考虑      ７３０

１９.６.７ 互连设备        ７３１

１９.６.８ 负荷数据        ７３１

１９.６.９ 维护通道        ７３１

１９.７ 系统设计       …… ７３２

１９.７.１ 部件选择的考虑     … ７３２

１９.７.２ 经济学与设计     …… ７３７

１９.７.３ 系统集成        ７３８

１９.７.４ 间歇现象        ７４０

１９.７.５ 材料失效        ７４１

１９.７.６ 建模       …… ７４１

１９.８ 安装   ７４３

１９.９ 运行和维护/ 监控      …… ７４４

ⅩⅩⅠⅠ 光伏技术与工程手册 (原书第 ２ 版)

１９.１０ 拆卸、 回收和污染整治    ……… ７４５

１９.１１ 实例        ……… ７４５

１９.１１.１ 离网住宅/ 交直流电柜/ 柴油/ 蓄电池  ７４５

１９.１１.２ 并网系统示例      … ７４８

１９.１１.３ 并网光伏系统房屋    ……… ７４８

１９.１１.４ 商用屋顶      ……… ７５０

１９.１１.５ 公用事业规模的地面安装跟踪  …… ７５１

参考文献  … ７５２

第 ２０ 章 光伏中的电化学储能       ７５６

２０.１ 引言   ７５６

２０.２ 电化学电池的一般概念      ７５７

２０.２.１ 电化学电池的基础      ７５７

２０.２.２ 有内外存储器的蓄电池   …… ７６２

２０.２.３ 常用的技术术语和定义   …… ７６３

２０.２.４ 容量和荷电状态的定义   …… ７６４

２０.３ 在光伏应用中蓄电池的典型工作条件 …… ７６５

２０.３.１ 能量分析的一个示例   ……… ７６５

２０.３.２ 在光伏系统中蓄电池工作条件的分类  ７６６

２０.４ 带有内部存储器的二次电化学电池 ……… ７６９

２０.４.１ 概述       …… ７６９

２０.４.２ ＮｉＣｄ 电池      ……… ７７０

２０.４.３ 金属氢化物 Ｎｉ 蓄电池    …… ７７２

２０.４.４ 可充电碱锰电池     … ７７３

２０.４.５ Ｌｉ 离子电池和 Ｌｉ￣ 聚合物电池  ……… ７７３

２０.４.６ 双层电容器     ……… ７７５

２０.４.７ 铅酸蓄电池     ……… ７７６

２０.５ 带有外存储器的二次电化学电池系统 …… ７９４

２０.５.１ 氧化还原液流电池      ７９４

２０.５.２ 氢/ 氧存储系统      … ７９６

２０.６ 投资和寿命成本的考虑      ７９９

２０.７ 结论   ８０１

参考文献  … ８０２

第 ２１ 章 光伏发电系统的功率调节    …… ８０４

２１.１ 光伏发电系统中的充电控制器和蓄电池监测系统      … ８０４

２１.１.１ 充电控制器     ……… ８０５

２１.１.２ 长蓄电池串的充电均衡器   … ８１５

２１.２ 逆变器       ……… ８１６

２１.２.１ 逆变器的普遍特征      ８１６

２１.２.２ 并网系统逆变器     … ８１７

２１.２.３ 独立系统中的逆变器   ……… ８２０

目 录 ⅩⅩⅠⅠⅠ

２１.２.４ 光伏逆变器的基本设计方案    ８２２

２１.２.５ 逆变器模型ꎬ 欧洲效率和 ＣＥＣ 效率   ８２４

２１.２.６ 逆变器和光伏组件的相互作用 ……… ８２５

参考文献  … ８２７

第 ２２ 章 光伏组件的能量收集和传递    … ８２８

２２.１ 引言   ８２８

２２.２ 太阳和地球之间的运动      ８２９

２２.３ 太阳辐射成分        ８３３

２２.４ 太阳辐射数据和不确定性   ……… ８３４

２２.４.１ 晴空指数        ８３７

２２.５ 倾斜表面上的辐射     …… ８３８

２２.５.１ 给定总辐射ꎬ 评估水平辐射的直接和漫辐射成分    ……… ８３８

２２.５.２ 从日辐照量中估计瞬时的辐照量 …… ８４０

２２.５.３ 估算在任意取向表面上的辐照ꎬ 给出水平面上的辐照分量  ……… ８４２

２２.６ 环境温度的日间变化     … ８４６

２２.７ 入射角和灰尘的影响     … ８４７

２２.８ 一些计算工具        ８４８

２２.８.１ 日辐射结果的获得      ８４８

２２.８.２ 参考年份        ８４９

２２.８.３ 遮光和轨道图     …… ８５０

２２.９ 最广泛采用的表面上的辐照量   … ８５０

２２.９.１ 固定表面的情况     … ８５４

２２.９.２ 太阳跟踪表面     …… ８５５

２２.９.３ 聚光器       … ８５７

２２.１０ 实际工作条件下的光伏电源行为  ……… ８５８

２２.１０.１ 所选定的方法      … ８５９

２２.１０.２ 二阶效应      ……… ８６２

２２.１１ 独立光伏系统的可靠性和规模     ８６５

２２.１２ 家用太阳能系统 (ＳＨＳ) 范例     ８６９

２２.１３ 并网光伏系统的能量产出    …… ８７０

２２.１３.１ 辐照度分布及逆变器规模     ８７３

２２.１４ 结论        ……… ８７３

致谢  ……… ８７４

参考文献  … ８７４

第 ２３ 章 建筑中的光伏      ……… ８７７

２３.１ 引言   ８７７

２３.１.１ 作为建筑师和工程师的挑战的光伏 … ８７７

２３.１.２ 建筑一体化的定义      ８７７

２３.２ 建筑中的光伏        ８７９

２３.２.１ 光伏组件的建筑功能   ……… ８７９

ⅩⅩⅠⅤ 光伏技术与工程手册 (原书第 ２ 版)

２３.２.２ 光伏集成为屋顶遮光栅、 幕墙和遮阴设施      …… ８８２

２３.２.３ 良好集成系统的建筑学标准    ８８４

２３.２.４ 建筑中光伏组件的集成   …… ８８７

２３.３ ＢＩＰＶ 基础        … ８９０

２３.３.１ 建筑的类型     ……… ８９０

２３.３.２ 电池和组件     ……… ８９３

２３.４ 光伏设计的步骤     ……… ８９５

２３.４.１ 城市朝向        ８９５

２３.４.２ 一体化的实用规则      ８９６

２３.４.３ 设计步骤        ８９７

２３.４.４ 设计过程: 规划策略   ……… ８９８

２３.５ 结论   ８９８

参考文献  … ８９９

第 ２４ 章 光伏与发展         ９０２

２４.１ 电力与发展       … ９０２

２４.１.１ 能源与早期人类     … ９０２

２４.１.２ “要有电”      ……… ９０２

２４.１.３ １ / ３ 的人类还处在黑暗中    … ９０３

２４.１.４ 集中电力系统     …… ９０３

２４.１.５ 农村电气化     ……… ９０４

２４.１.６ 农村的能源情况     … ９０４

２４.２ 打断落后的枷锁     ……… ９０４

２４.２.１ 电力在农村设施中的应用   … ９０４

２４.２.２ 基本电源        ９０５

２４.３ 光伏发电的选择     ……… ９０６

２４.３.１ 农村应用的光伏发电系统   … ９０６

２４.３.２ 实现光伏发电的壁垒   ……… ９０８

２４.３.３ 技术性壁垒     ……… ９０９

２４.３.４ 非技术问题     ……… ９１１

２４.３.５ 经培训的人力资源      ９１４

２４.４ 农村光伏电气化的实例      ９１５

２４.４.１ 阿根廷       … ９１５

２４.４.２ 玻利维亚        ９１６

２４.４.３ 巴西       …… ９１７

２４.４.４ 墨西哥       … ９１７

２４.４.５ 斯里兰卡        ９１８

２４.４.６ 萨赫勒地区的抽水      ９２０

２４.５ 向着农村电气化的新范式   ……… ９２０

参考文献  … ９２２