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第一篇 光伏系统概述3

第一章 光伏产业发展及防雷技术3

1.1 光伏革命发展3

1.1.1 光伏产业发展阶段3

1.1.2 中国太阳能产业发展历史4

1.1.3 光伏产业未来5

1.1.4 我国光伏产业的发展前景6

1.1.5 光伏产业优点与缺点6

1.1.6 光伏产业应用领域7

1.2 光伏系统与部件7

1.3 防雷技术8

1.3.1 雷击形式8

1.3.2 雷电的特点9

1.3.3 雷电预警和避雷常识9

1.3.4 防雷工程性措施及法规要求9

第二章 太阳能源11

2.1 太阳能资源11

2.2 太阳能量的衰减11

2.3 地表面太阳能量的分布12

2.4 直达日射、散乱日射与全天日射14

2.5 日射诸量15

2.6 太阳光频谱16

2.7 各种太阳电池的分光感度特性16

2.8 日射量的分布17

2.9 太阳辐射19

2.9.1 太阳辐射几何学19

2.9.2 照射在倾斜阵列上的光强21

2.9.3 月平均日辐射量和其他参数21

2.9.4 晴朗指数22

2.9.5 倾斜面上的天空散射辐射22

第三章 电工基础知识24

3.1 电路24

3.1.1 电路的组成和作用24

3.1.2 电路图24

3.1.3 电路的三种状态25

3.2 电路基本物理量25

3.2.1 电量25

3.2.2 电流25

3.2.3 电压26

3.2.4 电动势、电源27

3.2.5 电阻27

3.2.6 电功、电功率28

3.2.7 电流的热效应29

3.3 欧姆定律30

3.3.1 部分电路的欧姆定律30

3.3.2 全电路欧姆定律30

3.4 电阻的串联、并联电路和混联32

3.4.1 电阻的串联电路32

3.4.2 电阻的并联电路33

3.4.3 电阻混联34

3.5 电工测量基本知识36

3.5.1 万用表的外形及基本组成36

3.5.2 万用表的使用步骤38

3.5.3 万用表的使用注意事项39

3.6 隔离开关39

3.6.1 隔离开关的定义及作用39

3.6.2 隔离开关的分类及型号40

3.7 熔断器40

3.7.1 熔断器的定义及作用40

3.7.2 熔断器的分类及型号41

第四章 半导体硅材料43

4.1 半导体材料43

4.1.1 半导体材料的发展43

4.1.2 半导体材料的组成43

4.1.3 半导体材料的光学性质44

4.2 本征半导体和杂质半导体45

4.2.1 本征半导体45

4.2.2 杂质半导体46

4.3 半导体晶体的能带结构47

4.3.1 晶体的固体结构47

4.3.2 导体、绝缘体和半导体51

4.4 半导体硅材料56

4.4.1 硅的应用56

4.4.2 提高多晶硅产品质量的措施56

4.4.3 提高原料纯度57

4.4.4 强化精馏效果57

4.4.5 氢还原过程的改进及发展趋势57

4.4.6 加强分析，提高灵敏度57

4.5 硅的物理化学性质58

4.5.1 硅的物理性质58

4.5.2 硅的化学性质59

4.6 半导体硅材料的制备59

4.6.1 冶金级硅（工业硅）的制备59

4.6.2 多晶硅的制备59

4.6.3 单晶硅的制备60

4.7 半导体硅材料的加工60

4.8 半导体硅材料的主要性能参数61

4.8.1 导电类型61

4.8.2 晶体结构61

4.8.3 电阻率62

4.8.4 少子寿命62

4.9 多晶硅工艺63

4.9.1 氢气制备与净化工序63

4.9.2 氯化氢合成工序63

4.9.3 三氯氢硅合成工序63

4.9.4 合成气干法分离工序64

4.9.5 氢硅烷分离提纯工序64

4.9.6 三氯氢硅氢还原工序64

4.9.7 还原尾气干法分离工序65

4.9.8 四氯化硅氢化工序65

4.9.9 氢化气干法分离工序66

4.9.10 硅芯制备工序66

4.9.11 产品整理工序66

4.10 硅太阳电池板66

第五章 太阳电池69

5.1 太阳电池的特点69

5.2 太阳电池的发电原理及构造70

5.3 太阳电池的种类72

5.3.1 单晶硅太阳电池72

5.3.2 多晶硅太阳电池73

5.3.3 多结晶薄膜太阳电池73

5.3.4 化合物太阳电池74

5.3.5 有机太阳电池75

5.3.6 薄膜太阳电池75

5.3.7 透明太阳电池76

5.3.8 混合型太阳电池（HIT电池）77

5.3.9 球状太阳电池77

5.3.10 层积型太阳电池78

5.4 太阳电池的特性78

5.4.1 太阳电池的输入输出特性78

5.4.2 太阳电池的分光感度特性82

5.4.3 太阳电池的照度特性83

5.4.4 太阳电池的温度特性84

5.5 太阳电池的制造方法84

5.5.1 单晶硅太阳电池的制造方法84

5.5.2 多晶硅太阳电池的制造方法85

5.5.3 非晶硅太阳电池的制造方法86

5.5.4 化合物半导体太阳电池的制造方法86

5.6 太阳电池组件86

5.6.1 太阳电池芯片、组件86

5.6.2 太阳电池组件及其构造87

5.6.3 背面衬底型组件87

5.6.4 表面衬底型组件87

5.6.5 填充型组件88

5.6.6 衬底一体表面衬底组件88

5.7 太阳电池组件的种类89

5.7.1 一般的直流出力型太阳电池组件89

5.7.2 建材一体型太阳电池组件89

5.7.3 采光型太阳电池组件94

5.7.4 新型太阳电池组件96

5.8 建材一体型太阳电池组件的应用97

5.8.1 太阳能光伏系统在住宅方面的应用97

5.8.2 太阳能光伏系统在公共设施方面的应用99

第二篇 光伏系统技术105

第六章 光伏电池组件105

6.1 太阳电池芯片、组件及阵列105

6.1.1 太阳电池芯片105

6.1.2 太阳电池组件105

6.1.3 太阳电池阵列105

6.1.4 太阳电池阵列的电路构成106

6.1.5 太阳电池组件的串、并联107

6.1.6 太阳电池方阵——防反充（防逆流）和旁路二极管108

6.2 太阳电池组件及方阵的设计方法108

6.2.1 太阳能光伏系统设计的诸因素108

6.2.2 太阳能光伏系统设计调查109

6.2.3 太阳能光伏系统设置的用途、负载情况109

6.2.4 系统的类型、构成的选定109

6.3 设置场所的选定112

6.4 太阳电池的方位角、倾斜角的选定113

6.4.1 太阳电池的方位角的选择113

6.4.2 太阳电池的倾斜角的选定113

6.4.3 设置的面积113

6.4.4 太阳电池阵列的设计113

6.4.5 太阳能光伏系统的设计步骤113

6.5 太阳电池方阵安装角度计算114

6.6 太阳电池方阵基本计算115

6.7 太阳电池方阵的安装与安装要求118

6.7.1 太阳电池方阵安装要求118

6.7.2 太阳电池方阵安装118

第七章 蓄电池120

7.1 常见蓄电池的分类120

7.1.1 原电池（一次电池）的组成120

7.1.2 蓄电池（二次电池）的组成121

7.2 电池制造工艺123

7.3 蓄电池工作原理123

7.4 蓄电池容量123

7.4.1 蓄电池容量定义124

7.4.2 蓄电池组容量设计124

7.4.3 蓄电池的主要参数125

第八章 控制器128

8.1 太阳能光伏控制器的概述128

8.2 光伏控制器的分类及电路原理128

8.2.1 光伏控制器的分类128

8.2.2 光伏控制电路129

8.3 光伏控制器的主要特点及功能132

8.3.1 光伏控制器的主要特点132

8.3.2 光伏控制器的功能133

8.3.3 光伏控制器的主要参数133

第九章 逆变器135

9.1 逆变器的功能及组成135

9.2 逆变器的分类135

9.2.1 按应用范围分类135

9.2.2 按输出波形分类136

9.3 逆变器的工作原理137

9.4 逆变器的特点140

9.5 逆变电源常见问题140

9.6 太阳能光伏系统的逆变器140

9.7 逆变器的绝缘方式147

9.8 其他设备149

9.9 光伏离网逆变器151

9.9.1 离网独立型逆变器的电路原理分类151

9.9.2 离网逆变器的主要性能和特点151

9.9.3 选用离网式太阳能逆变器的注意事项152

第十章 光伏系统154

10.1 太阳能光伏系统概要154

10.2 独立系统156

10.2.1 独立系统的用途156

10.2.2 独立系统的构成及种类156

10.3 并网系统157

10.3.1 有逆潮流并网系统158

10.3.2 无逆潮流并网系统158

10.3.3 切换式并网系统158

10.3.4 自立运行切换型太阳能光伏系统（防灾型）159

10.3.5 直、交流并网型太阳能光伏系统概论159

10.3.6 地域并网型太阳能光伏系统159

10.4 混合系统161

10.4.1 光-热混合太阳能光伏系统161

10.4.2 太阳能光伏、燃料电池系统162

10.5 小规模新能源电力系统163

10.6 太阳能光伏系统的特点163

10.7 太阳能光伏系统的基本构成164

第十一章 综合设计166

11.1 独立型太阳能光伏系统的设计166

11.2 独立型太阳能发电系统设计应用以南昌地区为例167

第十二章 太阳能自动跟踪172

12.1 逐日系统原理分析172

12.2 太阳光跟踪定位传感器原理176

第三篇 实验指导181

实验一 铸锭炉181

实验二 红外探伤测试200

实验三 硅单晶少子寿命及测试204

实验四 四探针测试仪测量薄层的电阻率208

实验五 太阳电池组件测试212

实验六 太阳电池板I-U特性测试218

实验七 太阳电池板最大输出功率计算219

实验八 太阳电池板转换效率测量220

实验九 太阳电池板P-U特性测试221

实验十 太阳电池板的暗伏安特性测试222

实验十一 太阳电池组件输出特性测试223

实验十二 电阻对填充因子的影响测试224

实验十三 太阳电池光谱特性测试225

实验十四 太阳能蓄电池充电控制226

实验十五 控制器充电过压电压测试227

实验十六 蓄电池充电电压、电流测试228

实验十七 蓄电池放电电压、电流测试229

实验十八 蓄电池电量估测230

实验十九 太阳能风扇充、放电测试231

实验二十 太阳能可变阻抗负载232

实验二十一 太阳电池最大输出功率计算233

实验二十二 逆变器输出电压电流测试234

实验二十三 逆变器输出功率计算235

实验二十四 逆变器输入电压范围测试236

实验二十五 逆变器的转换效率计算237

实验二十六 不同负载逆变器的电流电压测试238

实验二十七 不同负载逆变器的功率估算239

实验二十八 离网逆变器工作系统240

实验二十九 独立光伏发电243

实验三十 并网逆变器工作系统245

实验三十一 光伏并网系统249

实验三十二 跟踪控制器操作252

实验三十三 太阳能光控跟踪253

附录254

附录一 台式温湿度计（HTC-1）使用说明书254

附录二 太阳能控制器使用说明书256

附录三 GN-0.2KCSD-00R型正弦波逆变电源使用说明260

附录四 GSG-0.5KSP-W光伏并网电源使用说明265

附录五 光伏发电运营监管暂行办法269

主要参考文献273