太陽電池

前言

　　地球變暖以一種自然災(zāi)害的形式，對(duì)人類生活的影響已變得愈來愈嚴(yán)重，這已經(jīng)不是電影中人為制造的幻境，而是發(fā)生在我們現(xiàn)實(shí)的生活中，自然災(zāi)害已奪去很多寶貴的生命。隨著世界經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，這種現(xiàn)象會(huì)變得愈來愈嚴(yán)重。在這種背景下，人們已經(jīng)開始認(rèn)識(shí)到清潔可再生能源的重要性。　　太陽能光伏發(fā)電是清潔可再生能源中備受青睞和期待的能源，太陽照射到地球上的能量可以滿足全人類生存所需要的全部能源。太陽能光伏發(fā)電最早用在人造衛(wèi)星上，一般民用是從1994年左右開始的，雖然只有短短十幾年歷史，可是發(fā)展卻非常迅速。日本政府最早采用了輔助金制度推動(dòng)太陽能光伏發(fā)電的普及，這一制度使日本的太陽電池制造技術(shù)和安裝量一度成為世界第一。德國、西班牙、意大利等歐洲國家最近也紛紛采用新的輔助金制度，這些制度使德國和西班牙的太陽電池普及速度和安裝量很快超過日本。但是，即使太陽電池發(fā)展這么迅速，日本的安裝量也只有30萬戶屋頂，這個(gè)數(shù)字顯然還很微小。今后必須更有效地推廣使用包括太陽電池在內(nèi)的清潔可再生能源以減少二氧化碳排放量，讓有限的石油、煤炭和核資源得到有效利用。　　本書為滿足一般讀者以及初學(xué)者的需要，以漫畫的形式，從太陽電池的產(chǎn)生到各種應(yīng)用，以及它們所包含的技術(shù)內(nèi)涵、將來的發(fā)展方向等，用淺顯易懂的語言進(jìn)行解說。但是也不僅僅局限于一般的解說范疇，力求從更廣的角度對(duì)太陽電池加以介紹?！　〉?章介紹太陽電池的歷史，它是怎樣產(chǎn)生、怎樣被利用，以及經(jīng)過怎樣的努力提高其性能。第2章介紹太陽電池的工作原理和決定其性能的技術(shù)要素。第3章介紹各種太陽電池，讀者也許會(huì)感嘆竟然會(huì)有這么多種類的太陽電池。第4章介紹太陽電池在日常生活中的應(yīng)用，讀者會(huì)感覺到平時(shí)不太注意的地方竟然可以安裝這么多太陽電池。第5章介紹太陽電池的將來，它會(huì)給我們將來的生活帶來什么樣的變化？第6章對(duì)人們經(jīng)常關(guān)心的太陽電池常識(shí)進(jìn)行解答。像這樣用淺顯易懂的解說形式對(duì)太陽電池進(jìn)行全面詳細(xì)介紹的書恐怕不多。

內(nèi)容概要

　　《太陽電池》以漫畫的形式，系統(tǒng)介紹太陽電池的發(fā)明、發(fā)電的原理、各種太陽電池的結(jié)構(gòu)和制造方法、各種形式的應(yīng)用、應(yīng)用中存在的問題、將來的發(fā)展方向，以及在減少二氧化碳排放和抑制地球變暖中的巨大潛力。每一個(gè)章節(jié)彼此獨(dú)立，淺顯易懂?！　∷粌H可以作為太陽電池從業(yè)人員的參考資料，也可作為沒有專業(yè)知識(shí)背景的一般大眾的科普讀物：受過專業(yè)教育的大學(xué)生也許不會(huì)覺得太膚淺，熱愛科學(xué)的高中生，甚至初中的小朋友也許會(huì)覺得這么專業(yè)的問題竟然不太難，是一本難得的有關(guān)太陽電池的科普讀物。

書籍目錄

第1章　太陽電池的產(chǎn)生和發(fā)展1　太陽電池是什么？（將光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件）2　最早的太陽電池f產(chǎn)生于美國貝爾實(shí)驗(yàn)室）3　提高效率的進(jìn)展（將光能有效地轉(zhuǎn)換成電能的關(guān)鍵是什么7）4　活躍在太空的太陽電池（太陽電池最早是為太空技術(shù)而開發(fā)的）5　什么是“陽光計(jì)劃”？（日本為開發(fā)新能源設(shè)立的國家開發(fā)項(xiàng)目）6　建造太陽電池陣列（太陽電池陣列是方陣構(gòu)造）7　太陽電池的使用方法（因用途而異）8　在自己家安裝使用太陽電池（并網(wǎng)發(fā)電的太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)）9　整個(gè)城市使用太陽電池（建造一座太陽城）10　太陽電池的環(huán)境價(jià)值（評(píng)價(jià)太陽能光伏發(fā)電對(duì)環(huán)境的貢獻(xiàn)）11　世界不同地方使用的太陽電池（從大規(guī)模發(fā)電系統(tǒng)到小型戶用發(fā)電系統(tǒng)）12　大規(guī)模太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)（德國等國的兆瓦級(jí)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)）第2章　太陽電池的結(jié)構(gòu)13　利用太陽光發(fā)電的太陽電池（太陽電池的基本結(jié)構(gòu)）14　能發(fā)電的不可思議的平板（半導(dǎo)體的性質(zhì)）15　太陽電池里含有雜質(zhì)？!（n型和p型半導(dǎo)體）16　太陽電池最重要的部分是什么？（太陽電池的p-n結(jié)）17　電流是怎樣流動(dòng)的？（電流和電壓的產(chǎn)生）18　怎樣評(píng)價(jià)太陽電池的性能？（太陽電池的電流-電壓特性）19　太陽電池的性能是由什么決定的？（半導(dǎo)體的禁帶寬度）20　能產(chǎn)生多大的電壓？（開路電壓和禁帶寬度的關(guān)系）21　能產(chǎn)生多大的電流？（短路電流和禁帶寬度的關(guān)系）22　轉(zhuǎn)換效率能達(dá)到100%嗎？（太陽電池轉(zhuǎn)換效率的理論極限）第3章　太陽電池的類型23　單晶硅太陽電池（最一般的太陽電池的結(jié)構(gòu)）24　多晶硅太陽電池（生產(chǎn)量最大的太陽電池）25　薄膜硅太陽電池（用很少的硅材料大量生產(chǎn)）26　HIT太陽電池（混合型硅太陽電池）27　CIGS薄膜太陽電池（新材料太陽電池）28　CdTe薄膜太陽電池（低成本高效率太陽電池）29　多結(jié)太陽電池（追求高效率的太陽電池）30　太空用太陽電池（人造衛(wèi)星和宇宙空間站的翅膀）31　染料敏化太陽電池（花的色素也能發(fā)電）32　有機(jī)薄膜太陽電池（能發(fā)電的塑料膠片）33　新型太陽電池（什么是第3代太陽電池？）第4章　生活中的太陽電池34　不用換電池的計(jì)算器和鐘表（太陽電池的真正普及還是從民用開始）35　屋頂上安裝太陽電池（穩(wěn)步普及太陽電池）36　可以用作窗玻璃的透明太陽電池（既發(fā)電又節(jié)電的透明太陽電池）37　既輕又能彎曲的太陽電池（強(qiáng)度低的屋頂上安裝柔性太陽電池）38　安裝在農(nóng)田和自來水凈水廠里的兆瓦級(jí)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)（閑置土地的有效利用）39　燈塔上和深山里的太陽電池（為了航海和登山的安全）40　發(fā)展中國家和沙漠里的太陽電池（用太陽電池解決無電村的用電）41　用太陽能光伏發(fā)電行走的太陽車（用太陽電池作動(dòng)力的無公害太陽車）42　漂亮的太陽電池（追求設(shè)計(jì)也很重要）43　公路上和機(jī)場(chǎng)里的太陽電池（作為發(fā)光標(biāo)記為交通安全作貢獻(xiàn)）44　同時(shí)利用太陽的光和熱（什么是太陽光電一熱混合系統(tǒng)？）45　人造衛(wèi)星離不開太陽電池（人造衛(wèi)星的電源是用太陽電池來保障的）第5章　太陽電池的時(shí)代將會(huì)來到46　太陽電池會(huì)變得越來越便宜（大幅度降低生產(chǎn)成本）47　2030年太陽電池發(fā)電量占總電力的10%!（日本的計(jì)劃）48　力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)太陽電池社會(huì)的國家（一些國家的計(jì)劃）49　太陽電池與國際合作（太陽電池讓偏遠(yuǎn)山村用上電）50　把沙漠變成全世界的能源基地（超大規(guī)模太陽能光伏發(fā)電（VLS-PV））51　24小時(shí)能發(fā)電的太陽電池（將來的夢(mèng)想：太空太陽能光伏發(fā)電基地）52　分散型能源有什么好處？（分散型能源的各種優(yōu)點(diǎn)）-53　太陽電池改變?nèi)藗兊纳睿ㄌ栯姵厥潜銛y式能源）54　太陽電池是大眾的能源（由太陽電池產(chǎn)生的智慧）55　太陽電池可以賺回成本嗎？（能量的償還時(shí)間是多少？）56　2100年太陽電池會(huì)是什么樣？（想像一下將來的太陽電池會(huì)是什么樣？）57　為了實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的社會(huì)（設(shè)想一下2100年的能源版圖）第6章　有關(guān)太陽電池的問與答（Q&A）58　太陽電池可以使用多少年？（太陽電池的壽命一般有多長？）59　會(huì)不會(huì)發(fā)生故障？（怎樣防止故障？發(fā)生故障時(shí)應(yīng)該怎么辦？）60　需要清掃嗎？（需要經(jīng)常爬到屋頂上去清掃嗎？）61　臺(tái)風(fēng)、炎熱夏天和下冰雹時(shí)會(huì)不會(huì)有問題？（下雪、打雷、冰雹、夏天的炎熱會(huì)不會(huì)損壞太陽電池？）62　屋頂必須是朝南嗎？（什么樣的屋頂最好？）63　可以回收再利用嗎？（搬家時(shí)可以移動(dòng)嗎？可以回收再利用嗎？）64　怎樣蓄電？（用大規(guī)模獨(dú)立系統(tǒng)承擔(dān)一個(gè)地區(qū)的用電）65　可以節(jié)省多少電費(fèi)？（可以賺回本錢嗎？）66　太陽電池的原材料會(huì)不會(huì)用盡？（可以生產(chǎn)多少太陽電池？）67　可以減少多少CO2排放？（需要多長時(shí)間償還生產(chǎn)時(shí)排放的C0，氣體？）68　與其他發(fā)電方式的不同點(diǎn)（怎樣綜合利用太陽熱能供熱、風(fēng)力和生物質(zhì)能？）專欄太陽電池與干電池以及蓄電池是屬于同一家族嗎？太陽光譜光合作用的能量轉(zhuǎn)換效率有多高？《京都議定書》和太陽電池太陽電池的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手是什么？（太陽熱發(fā)電）太陽能光伏發(fā)電是不同領(lǐng)域技術(shù)結(jié)合的結(jié)晶參考文獻(xiàn)索引

章節(jié)摘錄

　　太陽電池是一種將光能轉(zhuǎn)換成電能的半導(dǎo)體器件。光電效應(yīng)早在19世紀(jì)就已經(jīng)被人們知道，可是直到1905年前后德國科學(xué)家愛因斯坦用光子理論對(duì)這種現(xiàn)象進(jìn)行了科學(xué)的解釋。光既有波動(dòng)性，同時(shí)又具有粒子性（光子），光子在太陽電池中被電子吸收轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋２幌褚话愕陌l(fā)電機(jī)那樣要經(jīng)過中間過程轉(zhuǎn)換成熱能或運(yùn)動(dòng)能，太陽電池利用半導(dǎo)體的這一光電轉(zhuǎn)換性質(zhì)可直接把光能轉(zhuǎn)換成電能?！　≡趷垡蛩固沟睦碚摮霈F(xiàn)約1個(gè)世紀(jì)后的今天太陽電池才有了較快的發(fā)展。很多科學(xué)發(fā)展都需要很多人經(jīng)過很長時(shí)間的不懈努力才會(huì)被社會(huì)所利用?！　√?個(gè)小時(shí)照在地球上的能量相當(dāng)于全人類1年所消耗的能量，實(shí)際上可以用來發(fā)電的部分也是人類消耗能量的幾十倍，因此太陽能光伏發(fā)電完全有可能滿足全世界的能量需求。太陽能光伏發(fā)電的最大優(yōu)點(diǎn)是，發(fā)同樣的電所產(chǎn)生的二氧化碳溫室氣體的量很少。生產(chǎn)太陽電池時(shí)消耗的能量在兩年內(nèi)就可回收。太陽電池發(fā)電時(shí)不需要石油或煤炭等燃料，可以提高能源的自給率。不需要冷卻水，保養(yǎng)和維修都很簡單，不產(chǎn)生噪聲，既可設(shè)在鬧市區(qū)也可以放置在荒郊野外?！　【C上所述，太陽電池利用本來沒有被人們利用的太陽光來發(fā)電，可以有效地防止地球變暖，使人類的生活變得更豐富多彩。

編輯推薦

　　這本書是在日本眾多有關(guān)太陽電池的書籍中銷售量最高的書之一。為了讓即使沒有太陽電池專業(yè)知識(shí)的人也能看懂，我們盡量避免使用深?yuàn)W的專業(yè)術(shù)語，同時(shí)，為了滿足對(duì)太陽電池有一定的專業(yè)知識(shí)或相關(guān)專業(yè)人員的需求，我們也力求在很廣的范圍內(nèi)從專業(yè)的角度對(duì)太陽電池加以介紹，兩方面巧妙的融合是這本書的最大特征?！　∥覙O力向太陽電池專業(yè)或者對(duì)太陽電池有興趣的學(xué)生、科技人員和政府管理人員推薦這本書。太陽光發(fā)電是一種具有極大潛力的能源，但是，有效利用這一能源還有很多課題需要解決。然而，我認(rèn)為最需要太陽電池的是那些生活在發(fā)展中國家偏遠(yuǎn)地區(qū)還沒有用上電的人們。在全球范圍內(nèi)大規(guī)模使用太陽光發(fā)電需要很多人的智慧和合作。中國國土面積大，人口多，還有很多人需要解決用電的問題。　　從1000年以前至今，日本從中國學(xué)到了很多文化和知識(shí)，而現(xiàn)在不光是在文化方面，在經(jīng)濟(jì)等各個(gè)領(lǐng)域兩國的關(guān)聯(lián)都越來越深。這本在日本編寫的太陽電池科普書如果能夠被很多的中國讀者所接受，最終能為中國的太陽光發(fā)電事業(yè)作出一點(diǎn)微小的貢獻(xiàn)，就是我們?nèi)w編著人員最大的欣慰?！　≡诖耍孕母兄x為《太陽電池》的中文翻譯和在中國出版作出努力的太陽光發(fā)電研究中心的劉正新博士，中山大學(xué)的沈輝教授，以及日刊工業(yè)新聞社的各位。

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