太陽(yáng)能原理與技術(shù)

前言

人類正處于這樣一個(gè)歷史時(shí)期，它比以往任何時(shí)候都強(qiáng)烈地意識(shí)到世界正面臨著嚴(yán)峻的能源問(wèn)題。一個(gè)國(guó)家能源消費(fèi)增長(zhǎng)對(duì)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展起著積極推動(dòng)作用。幾乎可以用人均年能源消耗量衡量一個(gè)國(guó)家文明進(jìn)步的尺度。對(duì)于任何國(guó)家而言，廉價(jià)、豐富、潔凈的能源供應(yīng)都是重要的。隨著礦物能源逐漸減少、人口逐漸增多、科學(xué)技術(shù)迅速進(jìn)步，不久的未來(lái)，現(xiàn)有能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)不可避免地會(huì)發(fā)生巨大變革。無(wú)疑，將會(huì)使用新的能源代替舊的能源。太陽(yáng)能是一種無(wú)污染、取之不盡、用之不竭的能源，人類可獲利用太陽(yáng)輻射能的能量比目前世界上所需全部能量還要大若干個(gè)數(shù)量級(jí)。所以，在未來(lái)的替代能源中，太陽(yáng)能是富有吸引力的。近幾年太陽(yáng)能利用普及得到迅猛發(fā)展，實(shí)際應(yīng)用情況也證明確實(shí)如此。太陽(yáng)能系統(tǒng)比其他燃料節(jié)約的費(fèi)用會(huì)隨著燃料價(jià)格增長(zhǎng)而增加，太陽(yáng)能利用的場(chǎng)合已遍及整個(gè)世界。由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電和熱利用所適用的范圍非常廣泛，作者希望通過(guò)《太陽(yáng)能原理與技術(shù)》一書(shū)，能促使更多的人對(duì)太陽(yáng)能有所了解并掌握運(yùn)用太陽(yáng)能技術(shù)建立或采用太陽(yáng)能系統(tǒng)。盡管太陽(yáng)能應(yīng)用原理對(duì)于透徹理解各種實(shí)用技術(shù)是有益的，但是本書(shū)重點(diǎn)在于應(yīng)用。無(wú)論是光伏或光熱，主要論述應(yīng)用基礎(chǔ)與技術(shù)。全書(shū)共分10章，前3章是太陽(yáng)輻射能基礎(chǔ)篇，主要介紹太陽(yáng)輻射能特點(diǎn)與性質(zhì)以及可獲利用能量大小的幾種計(jì)算方法；第4章至第6章是太陽(yáng)電池篇，著重闡述太陽(yáng)電池的理論、材料、工藝及測(cè)試技術(shù)；第7章全面講解了蓄電池知識(shí)，重點(diǎn)在鉛酸蓄電池；第8章論述了太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的構(gòu)成、設(shè)計(jì)、優(yōu)化和部件等技術(shù)；第9章和第10章主要涉及太陽(yáng)能熱利用方面的問(wèn)題，包括基本理論、計(jì)算設(shè)計(jì)、儲(chǔ)能手段與系統(tǒng)技術(shù)。本書(shū)若能為這個(gè)能源日益減少的地球向充滿光明與美好、燦爛與輝煌的新世界轉(zhuǎn)變有所助益，本人將感到由衷的喜悅。在編寫(xiě)本書(shū)過(guò)程中，得到了學(xué)校、研究部門(mén)和產(chǎn)業(yè)界諸多專家、教授以及本單位歷代同仁的大力支持與幫助，尤其是得到了方湘怡教授審稿，借此謹(jǐn)向他們表示衷心的感謝。由于時(shí)間倉(cāng)促，水平有限，書(shū)中缺點(diǎn)和錯(cuò)誤在所難免，敬請(qǐng)廣大讀者批評(píng)指正。

內(nèi)容概要

本書(shū)系統(tǒng)地介紹了太陽(yáng)能光伏發(fā)電和光熱利用的基本原理。主要包括能源緒論、輻射能的性質(zhì)與本質(zhì)、光伏原理、光伏產(chǎn)業(yè)鏈與太陽(yáng)電池工藝、電池與組件測(cè)試、鉛蓄電池、光伏發(fā)電系統(tǒng)、光熱基礎(chǔ)與應(yīng)用等內(nèi)容。    本書(shū)內(nèi)容豐富，可作為大專院校本科生、研究生教材。還可供太陽(yáng)能或可再生能源利用、能源工程、環(huán)境保護(hù)等企業(yè)、事業(yè)部門(mén)的科研、工程人員參考。

書(shū)籍目錄

前言第1章  緒論  1.1  能源概述  1.2  太陽(yáng)能利用背景  1.3  太陽(yáng)能資源分布與特點(diǎn)  思考題第2章  太陽(yáng)輻射  2.1  太陽(yáng)  2.2  日地相對(duì)運(yùn)動(dòng)  2.3  輻射光譜  2.4  地表輻照  思考題第3章  輻射能計(jì)算與估算  3.1  球面幾何與太陽(yáng)位置方程  3.2  太陽(yáng)時(shí)和時(shí)差  3.3  可收受的輻射量  3.4  輻射計(jì)算流程  思考題第4章  光-電轉(zhuǎn)換  4.1  半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)  4.2  半導(dǎo)體的光學(xué)性質(zhì)  4.3  p-n結(jié)  4.4  太陽(yáng)電池分類  4.5  硅太陽(yáng)電池特性參數(shù)  4.6  太陽(yáng)電池效率  思考題第5章  太陽(yáng)電池材料和工藝  5.1  晶體硅太陽(yáng)電池  5.2  晶硅電池組件  5.3  非晶硅太陽(yáng)電池  5.4  其他太陽(yáng)電池  思考題第6章  太陽(yáng)電池測(cè)試  6.1  標(biāo)準(zhǔn)光源  6.2  模擬器光學(xué)特性  6.3  測(cè)試原理  6.4  電性測(cè)試條件  6.5  陽(yáng)光下測(cè)試  6.6  電性能測(cè)試  6.7  非晶硅太陽(yáng)電池性能測(cè)試  6.8  太陽(yáng)電池組件測(cè)試  思考題第7章  儲(chǔ)能  7.1  概況  7.2  蓄電池工作原理  7.3  蓄電池基本概念  7.4  蓄電池工作特性與特點(diǎn)  7.5  鉛酸蓄電池的使用  7.6  快速充電  7.7  硅膠蓄電池  思考題第8章  PV發(fā)電系統(tǒng)  8.1  系統(tǒng)分類  8.2  系統(tǒng)基本構(gòu)成  8.3  PV系統(tǒng)設(shè)計(jì)  8.4  系統(tǒng)方陣及其安裝與維護(hù)  8.5  系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)分析  8.6  系統(tǒng)部件  思考題第9章  光-熱原理  9.1  熱輻射基礎(chǔ)  9.2  傳熱原理  9.3  熱能的儲(chǔ)存  思考題第10章  光-熱技術(shù)與應(yīng)用  10.1  平板集熱器  10.2  管式集熱器  10.3  聚光集熱器  10.4  集熱器材料  10.5  太陽(yáng)熱水器設(shè)計(jì)與安裝  10.6  光-熱利用用途  思考題附錄  附錄1  AM0太陽(yáng)輻射光譜  附錄2  氣候常數(shù)  附錄3  主要符號(hào)表參考文獻(xiàn)

章節(jié)摘錄

插圖：第1章 緒論能源是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)。近幾十年，能源問(wèn)題一直是舉世矚目的重大問(wèn)題之一。無(wú)論短時(shí)期內(nèi)常規(guī)能源供求關(guān)系發(fā)生什么變化，從未來(lái)較長(zhǎng)的時(shí)期考慮，目前儲(chǔ)量有限的常規(guī)能源毫無(wú)疑問(wèn)地會(huì)逐步趨于衰竭。人類為了生存與可持續(xù)發(fā)展，必須尋求可替代常規(guī)能源的新的能源。利用太陽(yáng)輻射能是其可供選擇的目標(biāo)之一。人類進(jìn)入21世紀(jì)之后，探索、開(kāi)發(fā)、利用太陽(yáng)能的步伐、力度都在加大。本章介紹能源的一些基本知識(shí)，太陽(yáng)輻射能的利用發(fā)展歷程、特點(diǎn)及其資源分布概況。1.1 能源概述1.1.1 能源定義與分類能量指物質(zhì)能夠做功的能力，它是考察物質(zhì)運(yùn)動(dòng)狀況的物理量，如物體運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能（動(dòng)能和勢(shì)能）、分子運(yùn)動(dòng)的熱能、電子運(yùn)動(dòng)的電能、原子振動(dòng)的電磁輻射能、物質(zhì)結(jié)構(gòu)改變而釋放的化學(xué)能、粒子相互作用而釋放的核能……。而“能源”最初主要指能量的來(lái)源；現(xiàn)在所講的“能源”指的是能量的資源，即直接取得有效能或通過(guò)轉(zhuǎn)換而取得有效能的各種資源，或者說(shuō)是產(chǎn)生能量的物質(zhì)?；\統(tǒng)地說(shuō)，任何物質(zhì)都可以轉(zhuǎn)化為能量，但是轉(zhuǎn)化的數(shù)量以及轉(zhuǎn)化的難易程度存在很大差異。一般而言，把比較集中、較易轉(zhuǎn)化并且具有某種形式能量的自然資源以及由它們加工或轉(zhuǎn)換得到的產(chǎn)品統(tǒng)稱為能源。

編輯推薦

《太陽(yáng)能原理與技術(shù)》：西安交通大學(xué)“十一五”規(guī)劃教材。

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