求推荐研究生用的光伏发电教材

赵富鑫 魏彦章 主编

国防工业出版社

1985年2月第一版

内容简介

本书比较全面地介绍了太阳电池的原理、设计、制造、测试以及应用实例；同时介绍了国内外一些新型太阳电池的研究情况。可供具有高中以上文化程度的从事太阳电池研究、设计、制造及实际应用的各类工程技术人员阅读，也可供大专院校师生作为新能源方面的教学参考书。

序言

太阳电池，又称光伏电池，是一种可将太阳光能直接转换为电能的半导体器件。1954年第一个实用的硅太阳电池在美国贝尔实验室制成以后，不久即被人造卫星使用。迄今为止，翱翔于太空的成千个飞行器中，大多数都配备了太阳电池发电系统。1973年的能源危机，促进了太阳电池地面应用的发展。许多由太阳电池供电的航标灯、微波中继站、铁路信号标志、光电水泵等等已在世界各地运行，功率从几瓦到几万瓦不等。使用太阳电池电源供电的电视机、收音机、钟表、照明灯、小型计算器等，在输电困难的山区、牧区、沙漠地区已受到人们的欢迎。1981年世界太阳电池的年产量已高达6兆瓦。

为扩大太阳电池的应用，人们对太阳电池的材料、结构和工艺等各方面进行了大量的研究工作。除了单晶硅电池以外，已研制成功坤化镓电池、硫化镉电池、多晶硅电池、硅带电池、无定形电池、聚光电池、多结电池、光电化学电池等多种新型太阳电池。二十多年来，随着结构和工艺不断改进，单晶硅太阳电池的实际效率已增加三倍多（从6%增至20%），成本已有了大幅度的下降。当前，无论从成本或效率来讲，硅太阳电池都已日趋实用化。

我国从1958年开始研制硅太阳电池。我国自行设计制造的太阳电池电源已成功地应用于人造卫星、交通、邮电、农牧业、轻工业、通讯、气象及军事部门，并已远销国外。对于新型的太阳电池，我国也积极地进行了研究探索，在某些方面已可与国际水平相比。

这些年来，国内已出版过一些有关太阳电池的书籍，但还没有一本内容比较完整、能反映现代水平、并结合国内经验的专门书籍。即从国外来看，这方面的专着也不多。为了适应这一新兴学科的迅速发展，本书编者接受国家科委和电子工业部的委托，结合国内情况编写了这本比较系统的阐述太阳电池的原理、设计、制造及应用方面的书。

本书对太阳电池进行了一定的理论分析，具有一定的理论水平；又较丰富地介绍了制造、测试、应用等方面的技术，因而比较实用。可供从事太阳电池研制及实际应用的各类工程技术人员阅读，也可供本专业的培训班或大专院校师生作为教学参考书。

本书共分八章。第一章简要介绍太阳辐射能。第二章概述太阳电池的物理基础，从而比较系统地叙述了光生伏打效应的机理以及同质结、异质结、肖特基结太阳电池的工作原理。第三章是关于硅太阳电池制造工艺方面的叙述。结合国内实际生产及研究期刊，作了必要的述评。第四章介绍了太阳电池的标定及有关参数的测试。第五章叙述太阳电池发电系统的结构设计，包括方阵组合、蓄电池及电子线路。第六章介绍近几年正在研究发展的一些太阳电池，包括新材料和新结构的研究情况。第七章专门讨论聚光太阳电池及聚光系统。第八章较全面地介绍了太阳电池在我国的实际应用情况及所取得的经济效果。在后记中，简述了对太阳电池的展望。

本书由西安交通大学赵富鑫教授、天津电源研究所魏彦章副总工程师主编。第一章由西安交通大学秦蕙兰编写；第二章由西安交通大学崔容强编写；第三章由天津电源研究所包诞文编写；第四章由天津电源研究所于培诺编写；第五章由天津电源研究所唐军编写；第六章由天津电源研究所李金其编写；第七章由天津电源研究所胡宏勋、赵海滨编写；第八章由电子工业部电子技术推广应用研究所王长贵编写；昆明师范学院陈庭金为本书编写过若干部分。王长贵、张丞源、于培诺、李金其、崔容强还担任了全书编辑及校对工作。为本书提供过材料的同志有：郑彝益、张德群、周跃忠、由志德、赵秀田、李中全、刘生、徐抗、陈文俊等。在此，编者表示感谢。

限于编写时间及编者水平，难免有不是错误，敬希读者指正为感。

编 者

目录

符号表·································

太阳辐射能·····················

§1.1 太阳的结构和太阳辐射能的来源

§1.2 大气层外的太阳辐射光谱（AM 0）

§1.3 地球表面上的太阳辐射光谱（AM1，AM1.5，AM2）

§1.4 日照量的计算和测量

§1.5 太阳能的特点

§1.6 世界和我国太阳能资源的分布情况

太阳电池原理···················

§2.1 太阳电池的分类

§2.2 太阳电池的物理基础

§2.3 太阳电池材料的光学性质

§2.4 同质结太阳电池

§2.5 肖特基结太阳电池

§2.6 异质结太阳电池

硅太阳电池工艺·················

§3.1 硅材料的选择

§3.2 硅片的表面准备

§3.3 制结

§3.4 除去背结

§3.5 制作上下电极

§3.6 腐蚀周边

§3.7 蒸镀减反射膜

太阳电池的标定和测量···········

§4.1 太阳电池的标定

§4.2 复现

§4.3 光谱响应的测量

§4.4 太阳电池伏安曲线及串联电阻的测量

§4.5 基区少子扩散长度和寿命的测量

太阳电池发电系统··············

§5.1 概述

§5.2 太阳电池组件

§5.3 太阳电池组件的封装材料

§5.4 太阳电池组件的制造工艺过程

§5.5 蓄电池

§5.6 太阳电池发电系统的设计

§5.7 太阳电池方阵/蓄电池电源系统的测量

其它太阳电池···················

§6.1 硫化镉薄膜太阳电池

§6.2 多晶硅太阳电池

§6.3 带（片）状硅和薄膜硅太阳电池

§6.4 多结太阳电池

§6.5 导体—绝缘体—半导体太阳电池

§6.6 无定形硅太阳电池

§6.7 光电化学电池

聚光太阳电池和聚光系统··········

§7.1 聚光硅太阳电池

§7.2 各种聚光太阳电池

§7.3 太阳聚光器

§7.4 太阳跟踪装置

太阳电池的实际应用············

§8.1 卫星电源和空间电站

§8.2 航标灯电源

§8.3 铁路信号灯电源

§8.4 农牧业设备电源

§8.5 广播、电视、通信设备电源

§8.6 太阳电池的其它应用

§8.7 使用、维护和保养

附录································

附录1 太阳辐射能量光谱分布数据····

附录2 一些重要太阳电池材料的特性······

附录3 硅掺杂浓度和电阻率的关系········

附录4 太阳电池的分类及其主要参数·······

后记··································

光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。这种技术的关键元件是太阳能电池。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。

光伏发电的主要具体原理是半导体的光电效应。光子照射到金属上时，它的能量可以被金属中某个电子全部吸收，电子吸收的能量足够大，能克服金属内部引力做功，离开金属表面逃逸出来，成为光电子。硅原子有4个外层电子，如果在纯硅中掺入有5个外层电子的原子如磷原子，就成为N型半导体；若在纯硅中掺入有3个外层电子的原子如硼原子，形成P型半导体。当P型和N型结合在一起时，接触面就会形成电势差，成为太阳能电池。当太阳光照射到P－N结后，空穴由P极区往N极区移动，电子由N极区向P极区移动，形成电流。

上面所说的光电效应就是光照使不均匀半导体或半导体与金属结合的不同部位之间产生电位差的现象。它首先是由光子(光波)转化为电子、光能量转化为电能量的过程；其次，是形成电压过程。

光伏电池资料《产能过剩的光伏电池，是否还是未来的朝阳产业？》