本书详细地介绍了太阳能应用的基本原理，主要包括概述、太阳辐射、太阳能应用分类、太阳能光伏发电应用技术、光伏应用系统、太阳能光热应用技术和光伏小组件生产实训等内容。
本书可以作为大专院校和大学本科生的教材，也可以作为从事太阳能或可再生能源利用、能源工程、环境保护等工作的相关人员的参考书。
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能源与环境是人们一直关注的话题，随着经济的发展，人口不断增加，人类对于能源的需求会越来越大。但是目前能源市场占主导地位的化石能源是不可再生的，而且化石能源的利用会带来一系列环境问题。太阳能作为一种无污染、取之不尽、用之不竭的能源，在未来能源市场中，是化石能源最好的替代品。近几年，世界范围内光伏产品的利用和普及得到了迅猛的发展。
太阳能的应用范围很广，本书主要向读者介绍太阳能应用的相关内容。全书共分为七个理论模块和一个实训模块。模块一、模块二和模块三是太阳能应用的基础知识，主要介绍太阳能概述、太阳辐射的基本知识和太阳能应用的分类；模块四和模块五是太阳能光伏应用知识，主要介绍太阳能光伏发电应用技术，包括光伏发电原理、太阳能电池的电学特性、晶硅光伏电池制备工艺，以及光伏应用系统的组成及功能等内容；模块六是太阳能光热应用技术，主要介绍太阳能光热应用原理、太阳能光热发电系统、太阳能光热应用前景等内容；模块七是实训部分，主要介绍光伏小组件生产实训相关的内容。
本书的编写得到了天津中德应用技术大学相关领导的大力支持，同时也得到了不少同行同事、行业专家、企业人员的帮助，借此谨向他们表示衷心的感谢！
由于编者时间仓促，水平有限，书中不足之处在所难免，敬请广大读者批评指正。
模块一 概述 1
单元一 能源的定义与分类 1
一、能源的定义 1
二、能源的分类 1
单元二 开发应用太阳能的意义 2
一、能源与需求 2
二、生态环境危机 3
三、发展低碳经济的需要 4
四、电网覆盖面 4
单元三 太阳能的应用形式和特点 5
一、太阳能的应用形式 5
二、太阳能的特点 6
单元四 太阳能资源的分布 6
测试题 8
模块二 太阳辐射 10
单元一 太阳概况 10
单元二 日地相对运动 12
一、日地位置关系 12
二、坐标系 13
三、太阳角的计算 16
单元三 太阳辐射量 17
一、大气层外的太阳辐射 17
二、大气对太阳辐射的影响 19
三、到达地面的太阳辐射能 20
测试题 22
模块三 太阳能应用分类 24
单元一 太阳能光电应用 24
一、晶体硅太阳能电池 24
二、薄膜太阳能电池 25
单元二 太阳能光热应用 30
一、太阳能集热器 30
二、其他种类太阳能光热应用 34
单元三 太阳能光热发电 39
一、太阳能光热发电的类型 39
二、太阳能光热发电的发展趋势 40
单元四 太阳能制冷 40
一、太阳能光电制冷 41
二、太阳能光热制冷 42
测试题 45
模块四 太阳能光伏发电应用技术 47
单元一 光伏发电原理 47
一、半导体 47
二、能带结构 48
三、本征半导体和杂质半导体 50
四、PN结 53
五、光生伏特效应 54
六、太阳能电池结构和基本工作原理 55
单元二 太阳能电池的电学特性 56
一、太阳能电池的标准测试条件 56
二、太阳能电池等效电路 57
三、太阳能电池的主要技术参数 57
四、温度对太阳能电池的影响 59
五、太阳辐照度对电池性能的影响 60
单元三 晶硅光伏电池制备工艺介绍 60
一、硅材料的制备和选取 61
二、单晶硅的制备 63
三、多晶硅的制备 66
四、硅片的制备 68
五、电池的制作 69
六、晶硅电池组件封装 76
测试题 79
模块五 光伏应用系统 81
单元一 光伏系统部件 81
一、太阳能电池方阵 81
二、二极管 82
三、储能装置 83
四、控制器 90
五、逆变器 92
单元二 光伏系统应用 95
一、离网非户用光伏系统 95
二、离网户用光伏系统 96
三、分布式并网光伏系统 96
四、集中式并网光伏系统 97
五、混合系统 97
测试题 98
模块六 太阳能光热应用技术 100
单元一 太阳能光热应用原理 100
一、太阳能光热转换原理 100
二、太阳能光热热能储存 101
单元二 太阳能光热发电系统 104
一、槽式太阳能光热发电 105
二、塔式太阳能光热发电 108
三、碟式斯特林太阳能光热发电 110
四、菲涅尔式太阳能光热发电 111
五、系统对比 112
单元三 太阳能光热应用前景 112
一、太阳能光热应用现存问题 112
二、太阳能光热应用前景 113
测试题 114
模块七 光伏小组件生产实训 116
实训一 电池片的电性能测试和分选 116
实训二 激光划片 118
实训三 电池片的焊接 120
实训四 拼接与层叠 123
实训五 层压 126
实训六 装框和安装接线盒 127
实训七 组件测试 131
附录一 关键词汇中英文对照 133
附录二 部分术语及物理量解释 138
参考文献 141
Contents
Module?Ⅰ Introduction 1
Unit?Ⅰ The Definition and Classification of Energy 1
Ⅰ. ?The Definition of Energy 1
Ⅱ. ?The Classification of Energy 1
Unit?Ⅱ The Significance of Exploiting Solar Energy 2
Ⅰ. ?Energy and Its Demand 2
Ⅱ. ?The Crisis of Ecological Environment 3
Ⅲ. ?The Requirement of a Lowcarbon Economic Development 4
Ⅳ. ?The Grid Coverage 4
Unit?Ⅲ Using Forms and Characteristics of Solar Energy 5
Ⅰ. Using Forms of Solar Energy 5
Ⅱ. Characteristics of Solar Energy 6
Unit?Ⅳ The Distribution of Solar Energy 6
Test 8
Module?Ⅱ Solar Radiation 10
Unit?Ⅰ The General Situation of the Sun 10
Unit?Ⅱ The Relative Motion of SolarTerrestrial 12
Ⅰ. ?Positional Relation of the Sun and the Earth 12
Ⅱ. ?Coordinate System 13
Ⅲ. ?Calculations of Solar Angle 16
Unit?Ⅲ Solar Insolation 17
Ⅰ. ?Solar Radiation beyond the Atmosphere 17
Ⅱ. ?Effects of Atmosphere on Solar Radiation 19
Ⅲ. ?Solar Radiation to the Ground 20
Test 22
Module?Ⅲ The Classification of Solar Energy Applications 24
Unit?Ⅰ Photovoltaic Applications 24
Ⅰ. ?CrystallineSilicon Solar Cells 24
Ⅱ. ?Thin Film Solar Cells 25
Unit?Ⅱ Applications of Solar Photothermal 30
Ⅰ. ?Solar Collector 30
Ⅱ. Other Types of Solar Photothermal Applications 34
Unit?Ⅲ Solar Photothermal Power Generation 39
Ⅰ. ?Types of Solar Photothermal Power Generation 39
Ⅱ. ?The Trend of Solar Photothermal Power Generation 40
Unit?Ⅳ Solar Refrigeration 40
Ⅰ. ?Solar Photovoltaic Refrigeration 41
Ⅱ. ?Solar Photothermal Refrigeration 42
Test 45
Module?Ⅳ The Application Technology of Solar Photovoltaic 47
Unit?Ⅰ The Principle of Photovoltaic Power Generation 47
Ⅰ. ?Semiconductor 47
Ⅱ. ?Energy Band Structure 48
Ⅲ. ?Intrinsic Semiconductors and Impurity Semiconductors 50
Ⅳ. ?PN Junction 53
Ⅴ. ?Photovoltaic Effect 54
Ⅵ. ?The Structure and Basic Working Principles of Solar Cells 55
Unit?Ⅱ Electrical Characteristics of Solar Cells 56
Ⅰ. ?Standard Test Conditions for Solar Cells 56
Ⅱ. ?Equivalent Circuit of Solar Cells 57
Ⅲ. ?Main Technical Parameters of Solar Cells 57
Ⅳ. ?The Effect of Temperature on Solar Cells 59
Ⅴ. ?The Effect of Solar Irradiance on Battery Performance 60
Unit?Ⅲ The Introduction of Preparation Technology of Crystalline Silicon Solar Cells 60
Ⅰ. ?The Preparation and Selection of Silicon Materials 61
Ⅱ. ?The Preparation of Monocrystalline Silicon 63
Ⅲ. ?The Preparation of Polycrystalline Silicon 66
Ⅳ. ?The Preparation of Silicon Wafer 68
Ⅴ. ?The Fabrication of Batteries 69
Ⅵ. ?Crystalline Silicon Components Encapsulation 76
Test 79
Module?Ⅴ Photovoltaic Application System 81
Unit?Ⅰ Photovoltaic System Components 81
Ⅰ. ?Solar Cell Array 81
Ⅱ. ?Diode 82
Ⅲ ?Energy Storage Equipment 83
Ⅳ. ?Controller 90
Ⅴ. ?Inverter 92
Unit?Ⅱ Applications of Photovoltaic System 95
Ⅰ. ?Offgrid Nonhousehold Photovoltaic System 95
Ⅱ. ?Offgrid Household Photovoltaic System 96
Ⅲ. ?Distributed Gridconnected Photovoltaic System 96
Ⅳ. ?Centralized Gridconnected Photovoltaic System 97
Ⅴ. ?Hybrid System 97
Test 98
Module?Ⅵ The Technology of Solar Photothermal Application 100
Unit?Ⅰ The Principle of Solar Photothermal Application 100
Ⅰ. ?The Principle of Solar Photothermal Conversion 100
Ⅱ. ?Solar Photothermal Energy Storage 101
Unit?Ⅱ The System of Solar Photothermal Power Generation 104
Ⅰ. ?Parabolic Solar Photothermal Power Generation 105
Ⅱ. ?Tower Solar Photothermal Power Generation 108
Ⅲ. ?Dish Stirling Solar Photothermal Power Generation 110
Ⅳ. ?Fresnel Solar Photothermal Power Generation 111
Ⅴ. ?System Comparison 112
Unit?Ⅲ Prospects of Solar Photothermal Applications 112
Ⅰ. ?Existing Problems of Solar Photothermal Applications 112
Ⅱ. ?Prospects of Solar Photothermal Applications 113
Test 114
Module?Ⅶ The Training of Photovoltaic Panel Part Production 116
Project?Ⅰ Electrical Performance Test and Sorting of Cells 116
Project?Ⅱ Laser Scribing 118
Project?Ⅲ Welding of Cells 120
Project?Ⅳ Splicing and Stacking 123
Project?Ⅴ Lamination 126
Project?Ⅵ Frame and Installation of Junction Boxes 127
Project?Ⅶ Module Testing 131
AppendixⅠ The Key Words in both Chinese and English 133
AppendixⅡ Interpretations of Partial Terminology and Physical Quantity 138
References 141
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