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第1章 太阳能电池的基本原理和分类 1

1.1 绪论 1

1.2 太阳能电池的基本原理 3

1.2.1 太阳能电池的物理原理 4

1.2.2 太阳能电池的伏安特性 5

1.2.3 寄生电阻的影响 7

1.2.4 光学损失和复合损失 8

1.3 太阳常数和大气质量 10

1.4 晶硅太阳能电池的种类和技术发展 11

习题 15

验证性实验项目 15

实验一 太阳能电池板伏安特性测试实验 15

实验二 环境对光伏转换影响实验 19

第2章 太阳能电池工艺及检测 22

2.1 太阳能电池实验室制备 22

2.1.1 磁控溅射镀膜 22

2.1.2 真空蒸发镀膜 25

2.2 太阳能电池产业化简介 26

2.2.1 单晶硅太阳能电池 26

2.2.2 多晶硅太阳能电池 28

2.2.3 硅带太阳能电池 29

2.3 太阳能电池的性能测试 31

2.3.1 X射线衍射 31

2.3.2 扫描电子显微镜 31

2.3.3 X射线光电子能谱 32

2.3.4 光致荧光发光谱 33

2.3.5 紫外—可见光分光光度计测量薄膜透光率 34

2.3.6 四探针及霍尔效应测试薄膜电学性能 34

2.3.7 电化学C-V 35

2.3.8 太阳能电池光谱测试系统 36

习题 37

验证性实验项目 37

实验三 太阳能电池板的暗伏安特性测试实验 37

实验四 太阳能电池光谱特性测试实验 41

第3章 太阳能电池组件及聚光电池 45

3.1 太阳能电池组件 45

3.2 聚光太阳能电池 48

3.2.1 聚光电池的基本原理 48

3.2.2 聚光电池的技术参数 48

3.2.3 聚光器的总类 49

3.2.4 砷化镓（GaAs）电池 50

3.3 太阳能聚光系统的引入 52

3.3.1 追光系统概述 52

3.3.2 跟踪装置 55

3.3.3 四象限闭环控制系统原理 56

3.3.4 开环及闭、开环相结合的追光系统原理 58

习题 64

验证性实验项目 64

实验五 太阳能可变阻抗负载实验 64

实验六 聚光太阳能能量转换实验 66

综合性实验项目 69

实验七 太阳能电池板逐日系统综合实验 69

设计性实验项目 75

实验八 直流步进电机型云台自动追光电路的设计 75

实训项目 80

实验九 交流24V电机双轴云台自动追光电路的设计与制作 80

第4章 太阳能光伏发电系统 86

4.1 太阳能光伏发电系统的工作原理 86

4.2 太阳能光伏发电系统的分类 86

4.3 独立太阳能光伏发电系统 89

4.4 太阳能光伏并网系统 91

4.4.1 太阳能光伏并网系统组成 91

4.4.2 光伏并网系统逆变器要求 92

4.4.3 光伏并网系统的拓扑结构 93

4.5 智能微网 93

4.5.1 智能微网的概念 93

4.5.2 智能微网的优点 93

4.5.3 智能微网运行方式 94

4.5.4 智能微网关键技术 95

习题 96

验证性实验项目 96

实验十 太阳能光伏板能量转换实验 96

实验十一 太阳能负载最大输出实验 100

综合性实验项目 103

实验十二 太阳能光伏并网发电系统综合实验 103

设计性实验项目 106

实验十三 小功率光伏发电并网系统的设计 106

第5章 蓄电池 110

5.1 蓄电池概述 110

5.2 蓄电池的基本概念 111

5.2.1 蓄电池的分类 111

5.2.2 蓄电池的电压 111

5.2.3 蓄电池的容量 111

5.3 铅酸蓄电池 113

5.3.1 铅酸蓄电池的结构 113

5.3.2 铅酸蓄电池的工作原理 114

5.3.3 铅酸蓄电池的充放电特性 116

5.4 VRLA蓄电池 117

5.4.1 VRLA电池的结构 117

5.4.2 VRLA蓄电池的工作原理 118

5.4.3 VRLA蓄电池的密封原理 118

5.4.4 VRLA电池的两大类技术——AGM电池和胶体电池 119

5.4.5 VRLA蓄电池的技术特性 120

5.5 锂电池 122

5.5.1 锂电池的结构 122

5.5.2 锂电池的工作原理 123

5.5.3 锂电池的特点 123

5.5.4 锂电池的使用注意事项 124

5.6 蓄电池的使用和维护 124

5.6.1 蓄电池与控制器的连接与安装蓄电池的注意事项 124

5.6.2 充电注意事项 124

5.6.3 日常的维护 125

习题 125

验证性实验项目 125

实验十四 太阳能电池组件和蓄电池的选择 125

实验十五 太阳能蓄电池性能测试实验 127

第6章 控制器 132

6.1 控制器的基本工作原理 132

6.2 控制器的功能 133

6.3 控制器的分类 133

6.3.1 并联型控制器 133

6.3.2 串联型控制器 134

6.3.3 脉宽调制型控制器 135

6.3.4 多路控制型控制器 136

6.3.5 最大功率跟踪型控制器 136

6.4 光伏控制器的选用 137

6.4.1 光伏控制器的主要技术参数 137

6.4.2 光伏控制器的主要性能特点 139

6.4.3 光伏控制器的配置选型 141

习题 141

验证性实验项目 142

实验十六 太阳能电池控制器工作原理实验 142

实验十七 太阳能电池控制器充放电保护实验 145

综合性实验项目 149

实验十八 触摸屏技术在光伏发电监控中应用综合实验 149

实训项目 155

实验十九 太阳能光伏控制器设计与制作 155

第7章 光伏逆变器 162

7.1 逆变器电路拓扑结构 162

7.1.1 单相电压型逆变器 162

7.1.2 电压型三相逆变电路 164

7.2 逆变器的PWM控制 167

7.2.1 PWM控制的基本原理 167

7.2.2 PWM逆变电路的控制方式 168

7.2.3 PWM产生方法 169

习题 171

验证性实验项目 171

实验二十 太阳能光伏逆变器工作原理分析实验 171

实验二十一 太阳能光伏逆变器性能测试实验 175

设计性实验项目 177

实验二十二 单相并网型光伏逆变器的设计 177

实训项目 180

实验二十三 太阳能发电系统逆变器设计及制作 180

第8章 太阳能光伏发电应用及工程实例 185

8.1 太阳能光伏技术在照明领域的应用 185

8.1.1 太阳能路灯结构组成 185

8.1.2 太阳能路灯工作原理 186

8.2 太阳能光伏技术在通信领域的应用 187

8.3 太阳能光伏技术在光伏发电领域的应用 188

8.3.1 大型光伏发电系统（电站） 188

8.3.2 小型光伏发电系统 189

8.4 太阳能光伏技术在交通领域的应用 189

8.4.1 太阳能汽车和太阳能电动车 189

8.4.2 太阳能游船 192

8.4.3 太阳能飞机 192

8.5 太阳能光伏技术在建筑领域的应用 193

8.5.1 太阳能光伏建筑一体化 193

8.5.2 太阳能光电幕墙 195

8.5.3 光伏建筑一体化系统设计 196

8.5.4 光伏建筑一体化建筑设计 199

8.5.5 光伏建筑一体化光伏系统的安装与调试 204

8.6 太阳能光伏技术在农业领域中的应用 205

8.6.1 光伏农业概述 205

8.6.2 太阳能发电在植物补光中的具体应用 207

8.7 太阳能光伏技术在太空领域中的应用 209

8.8 太阳能光伏技术在其他领域中的应用 210

8.9 光伏发电系统工程实例 211

8.9.1 10kW光伏发电系统工程设计 211

8.9.2 家庭用光伏发电系统工程设计 217

习题 219

验证性实验项目 220

实验二十四 不同负载对太阳能光伏逆变器的影响实验 220

实验二十五 太阳能光伏控制器电磁兼容测试 222

综合性实验项目 226

实验二十六 独立光伏发电系统应用综合实验 226

实验二十七 太阳能汽车应用综合实验 230

设计性实验项目 232

实验二十八 太阳能多功能电源充电器设计 232

实验二十九 30W太阳能LED路灯电路的设计 236

实验三十 太阳能光伏发电系统的设计与制作 242

参考文献 246