前言
主要參數符號表
第1章緒論111能源1
111能源的概念1
112能源的分類1
113能源的品質3
12能源與社會發展4
121能源利用與人類文明4
122全球能源發展現狀5
13能源與環境問題8
131常規能源的環境影響8
132可持續發展戰略11
14我國能源概述12
141我國能源現狀、問題與對策12
142我國可再生能源現狀與前景14
15太陽能的利用15
151太陽能的特點16
152太陽能的利用方式17
16光伏發電技術18
161光伏發電技術發展史19
162光伏行業發展史20
163我國光伏產業現狀21
習題27
參考文獻27
第2章太陽與太陽輻射3021太陽30
22日地天文關繫31
221地球的自轉與公轉31
222天球與天球坐標繫32
223太陽時33
224太陽位置35
23太陽輻射35
231太陽輻射光譜36
232太陽輻射37
233太陽常數38
234地表太陽輻射強度39
235任意平面太陽輻射強度40
24太陽能資源分布42
241世界太陽能資源分布42
242我國太陽能資源分布43
習題44
參考文獻45
第3章半導體物理基礎4631晶體結構46
311晶格47
312晶格的周期性48
313晶向及晶面49
314晶體的對稱性51
32晶體缺陷58
321點缺陷58
322線缺陷62
33能帶理論65
331原子能級和能帶65
332晶體中電子的狀態67
333電子在外力作用下的運動和有效質量72
334導體、絕緣體和半導體的能帶論解釋73
34半導體的特性75
341本征半導體的導電結構76
342典型半導體的能帶結構78
343半導體中的雜質和雜質能級80
344缺陷能級82
35半導體中載流子的費米統計83
351費米統計分布84
352玻耳茲曼分布函數85
353本征半導體的載流子濃度86
354雜質半導體的載流子濃度90
36半導體的導電性95
361載流子的散射及漂移運動95
362半導體的遷移率97
37非平衡載流子98
371非平衡載流子的壽命99
372非平衡載流子的復合100
373載流子的擴散運動103
374非平衡載流子的漂移運動104
38pn結105
381pn結及其能帶圖105
382理想pn結電流-電壓特性108
383影響pn結電流-電壓特性的因素113
39半導體的光學性質116
391半導體的光學常數116
392半導體的光吸收118
習題122
參考文獻122
第4章光生伏特效應12441pn結的光生伏特效應124
411光生電流124
412光電壓129
42pn結太陽能電池特性132
421理想太陽能電池的等效電路132
422電流-電壓特性132
423轉換效率134
43效率影響因素135
431寄生電阻135
432太陽輻射強度的影響138
433溫度影響139
44太陽能電池的串並聯141
441平衡串並聯141
442不平衡串並聯142
習題144
參考文獻144
第5章其他光生伏特效應14551肖特基結145
511金屬和半導體的功函數145
512肖特基勢壘146
513肖特基結的電流-電壓特性148
514歐姆接觸149
52MIS結構150
521表面態對接觸勢壘的影響150
522表面電場效應152
523MIS太陽能電池153
53半導體異質結155
531界面態155
532異質結能帶圖157
533異質結的電流-電壓特性159
54非晶態半導體162
541非晶態半導體的結構162
542a-Si:H的摻雜效應及pn結163
543非晶硅太陽能電池164
習題165
參考文獻166
第6章硅基太陽能電池材料及制造工藝16761晶硅電池材料167
611硅材料提純167
612拉單晶171
613鑄造多晶硅174
614制作硅片176
62晶硅太陽能電池177
621表面制絨178
622擴散制結181
623邊緣刻蝕及去磷硅玻璃182
624鍍減反射膜183
625印刷電極及燒結185
626測試分選及包裝入庫187
63晶硅太陽能電池組件188
631組件的主要封裝材料188
632組件封裝工藝190
64非晶硅薄膜太陽能電池的制造192
641制備透明導電薄膜194
642沉積p-i-n194
643激光切割技術195
習題196
參考文獻197
第7章光伏發電繫統19871光伏發電繫統的分類198
711離網型光伏發電繫統199
712並網型光伏發電繫統200
713光伏與建築的結合201
714光伏發電繫統的采光方式202
715聚光型光伏發電繫統203
72並網型光伏發電繫統的體繫結構207
721集中式結構207
722串行結構207
723多支路結構208
724模塊式結構208
73光伏並網逆變器209
731光伏並網逆變器的電路拓撲209
732光伏並網逆變器的功能214
習題215
參考文獻215
附錄217附錄A常用物理常數表217
附錄BⅣ族半導體材料的性質218
附錄CⅢ-Ⅴ族半導體材料的性質219
附錄DⅡ-Ⅵ族半導體材料的性質220
附錄EⅣ-Ⅵ族半導體材料的性質221

目前，新能源及可再生能源快速發展，其中太陽能光伏發電的發展速度快。全球太陽能電池產量從1996年至2017年，22年間的年平均增速達到了42%，預計光伏發電將在2030年占到全球發電量的10%，對全球發電及能源供給做出實質性的貢獻。我國太陽能光伏產業也在快速增長，有一批具有國際競爭力的光伏生產企業，形成了具有規模化、國際化、專業化的產業鏈。2003年我國成為世界上的光伏組件生產國，2017年硅片產量達到了87GW，占全球產量的90%以上，幾乎全球硅片都來源於我國。同時，我國光伏繫統裝機容量大幅提高，2017年新裝機容量占全球市場的比重達到52%，累計裝機容量達到13048GW。然而在光伏產業高歌猛進的同時，由於其是一個綜合性的高技術產業，涉及電子學、光學、電工學、化學、材料學及建築學等多學科，我國目前的人纔市場嚴重缺乏全方位的光伏技術專業人纔。為了緩和光伏領域專業人纔匱乏的局面，一些大學設立了光伏專業，開設了光伏發電相關的專業課程，培養了專業人纔。希望本書為高等院校本科生、研究生，以及相關工程技術人員和從業人員提供光伏發電技術的基礎理論知識及技術要點，為培養光伏領域專業人纔、推動我國光伏產業的發展發揮作用。全書分為7章。第1章介紹了能源與環境問題、全球能源發展現狀、可持續發展的理念以及可再生能源發展的必要性，並闡述了光伏發電技術的發展史及我國光伏產業現狀。第2章介紹了太陽輻射基礎理論以及太陽能資源的分布。第3~6章繫統地介紹了太陽電池的半導體物理基礎理論、光生伏特效應基本原理及其輸出特性以及硅基太陽能電池材料和制造工藝。第7章介紹了光伏發電繫統的結構及構成。本書的作者在編寫過程中力求相關理論知識全面而準確、信息量大而有力、表述清晰流暢。但作者水平有限，書中難免存在欠缺、疏漏及錯誤之處，懇請廣大讀者批評指正，不吝賜教。作者2019年10月