第一章_太阳能基础知识
能源资源科学概论第一章 概论
英国：在煤的开采和利用技术上的领先地位， 使它一跃而成为世界工业强国。
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一、能源的变迁
3. 石油——黑色金子
19世纪初，石油开始在陆上交通工具的燃料中占有 主要地位。
要根源。
1 .温室效应
能源对环境的污染：
2 .酸雨 3 .臭氧空洞
4 .热污染
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5 .放射性污染
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三、能源与环境
产生机理
（1）温室效应
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受不了啦！
（1）温室效应
引发因素
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构成客观世界的三大基础：物质、能量和信息。
科学史观： 物质构成世界，没有物质，世界便虚无缥缈；
能量是物质的属性，是一切物质运动的动力，没 有能量，物质就静止呆滞；
信息是客观事物和主观认识相结合的产物，没有 信息，物质和能量既无从认识，也毫无用处。
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第一节 能量与能源 一、能量
宇宙间一切运动着的物体都有能量的存在和转化。 人类一切活动都与能量及其使用紧密相关。
（4）水资源形势严峻
除了 蒸馏水，它 们还有洁净 的栖身之所 吗？
——请关 注
水环境污染！
（5）水土流失严 重
因沙漠化被埋没的村庄
（6）生物多样性遭到严重破坏
三、能源与环境
3.能源对环境的影响及对策
能源在其开采、输送、加工、转换、利用和消费过
程中，对生态系统产生各种影响，成为环境污染的主
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太阳能基本知识
第一章太阳能基本知识第一节太阳能的来源太阳从东方升起，到西方降落，太阳带来了温暖.使生物和人类生长，发育，这是人们听熟悉的自然现象。
此外，太阳照射的变化，还引起四季和昼夜的更替，造成大气层中的风、雨、雷、电。
那么，它的能量是从哪里来的呢?是我们要考察的问题。
首先，我们要了解太阳的构造。
简单地说，太阳是一个炽热的大气体它的直径大约为139万km(万公里)，是地球直径的109倍，它的体积是地的130万倍，而它的质量为地球的33万倍，所以，它的密度只是地球的1/4。
太阳通常可分为内球和太阳大气两大部分。
内球的外层是处于对流之中的流体区域；太阳大气又分为两层，其底层称为光球，就是我们平常所能看见的部分，它的上面是厚约几千公里的色球层，最外面是一层密度很小的日冕，它的形状不规则，而且经常变化。
从太阳球心到平均半径为1/4的范围内，含有总质量的40%，温度高达1500万℃（万摄氏度)，密度超过100g/cm3(克/厘米3）；在平均半径为70%处，温度降至50万℃；在外面的对流层，温度进一步降至约6000 0℃，密度降至1×10-8g/cm3。
太阳的主要成份是氢和氮，其中氢约占78%，氦约占20%。
在异常的高温、高压下，原子失去了全部或大部核外电子，它们在高速运动和互相碰撞之中，发生多种核反应。
其中最主要的是氢核聚合成氦核反应，称为热核反应在这种反应中，每1g(克)氢变为氮时，质量损失0. 0072g。
太阳每秒钟将6亿多吨氢变为氮，损失质量427万t(万吨)，这些质量转化为能量发射出来.总功率相当于3. 9×1020 M W(兆瓦)。
根据地球和太阳的相对位置可知，太阳总辐射能量中，只有二十二亿分之一到达地球大气层的上界，大约为1亿7300万MW。
由于大气层的散射和吸收，最后达到地球表面的太阳辐射功率大约为8500万MW。
这仍然是全球发电容量的数十万倍。
尽管太阳的发射功率如此巨大，但是，太阳的质量毕竟太大了，照这样消耗下去，仍然能够维持几十亿年。
光伏知识点总结
第一章：绪论1、能源分类2、开发利用太阳能的重要意义：（1）世界能源危机日益加剧（2）环保意识的增强（3）常规电网的局限性3、太阳能电池的优缺点：4、太阳能发电的类型：（1）太阳能热发电：太阳能槽式热发电、太阳能塔式热发电、太阳能蝶式热发电（2）太阳能光伏发电利用光电效应5、光伏系统分类：独立（离网）发电系统和并网发电系统第二章：太阳辐射1、太阳可以近似看成一个温度约为6000k的黑体2、3、韦恩位移定理：在一定温度下，黑体的温度与辐射本领的最大值相对应的波长的乘积为一常数4、天球坐标系：赤道坐标系和地平坐标系5、赤道坐标系（1）时角上午为负；下午为正。
从正午起算（2）赤纬角赤纬角与地区无关、春分日和秋分日的赤纬角为0度6、地平坐标系（1）天顶角和高度角7、方位角8、大气质量地面光伏应用中统一规定大气质量为1.5（AM1.5）；大气层上界为AM0 9、太阳峰时数（PSH）1PSH表示1000w/m2照射1小时10、水平面上的太阳总辐照度太阳直射辐射度和散射辐照度总和11、我国太阳能资源最丰富的是：西藏第三章：太阳能电池原理—半导体基础1、硅太阳电池：单晶硅太阳电池、多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、微晶硅太阳电池2、晶体（具有长程有序）：单晶多晶非晶体3、半导体：直接带隙半导体和间接带隙半导体4、半导体：本征半导体和非本征半导体（掺杂半导体）本征半导体：没有杂质和缺陷的半导体掺杂半导体：N型半导体、P型半导体N型半导体（5价磷原子-施主原子）：P型半导体（3价硼元素-受主原子）：5、冷热探针法：判断半导体是P型（指针偏热端）还是N型（指针偏冷端）6、载流子的传输：漂移电流和扩散电流漂移电流（外加电压作用下）扩散电流（载流子浓度差）总电流：7、爱因斯坦关系式：8、非平衡少数载流子占主导地位。
9、复合分类：辐射复合、经由陷阱的复合、俄歇复合、表面复合10、PN结内建电场（势垒电场）：由n区指向p区11、光生伏特效应：指半导体在受到光照时产生电动势的现象（条件：所吸收的光子能量大于半导体的禁带宽度）12、太阳电池的基本工作原理（1）由于内光电效应，光子被半导体吸收，在P-N结的p侧和n侧两边产生电子空穴对，光生电子-空穴产生后，向P-N结的边界扩散（2）在离开P-N结一个少数载流子扩散长度以内产生的电子和空穴通过扩散到达空间电荷区（3）电子-空穴对被电场分离，产生光生电动势。
太阳能热水器维修手册
太阳能热水器维修手册简介：太阳能热水器作为一种绿色能源利用设备，在家庭中被广泛应用。
然而，由于长期使用或不正确操作，热水器可能会出现各种故障。
本手册旨在帮助用户了解太阳能热水器的常见问题，并提供相应的维修方法和解决方案。
第一章：太阳能热水器基本知识1.1 太阳能热水器工作原理太阳能热水器利用太阳能辐射加热水，通过热水管道将热水送入家庭供水系统。
核心组件包括太阳能集热器、热水储存箱和循环泵。
1.2 太阳能热水器分类根据集热器的类型，太阳能热水器可分为平板式和真空管式。
1.3 常见太阳能热水器故障常见故障包括集热器漏水、水箱温度不达标、水泵异常、水质问题等。
第二章：太阳能热水器故障排除及维修方法2.1 集热器漏水2.1.1 检查漏水点在集热器周围仔细检查是否存在漏水现象，可使用肥皂水测试漏水点。
2.1.2 封闭漏水点使用专业密封剂或硅胶对漏水点进行处理，确保不再继续漏水。
2.2 水箱温度不达标2.2.1 检查水箱绝缘层检查水箱绝缘层是否完好，如果有破损或老化，应及时更换。
2.2.2 检查循环泵工作状态检查循环泵是否正常工作，如果有异常，应及时维修或更换。
2.3 水泵异常2.3.1 检查电源供应检查水泵的电源供应是否稳定，确保正常运行。
2.3.2 清洗水泵过滤器清洗水泵过滤器，确保畅通无阻，使水泵正常运转。
2.4 水质问题2.4.1 检测水质可使用水质测试工具检测供水管道的水质，并根据测试结果采取相应的净水处理措施。
2.4.2 清洗水箱定期清洗水箱，避免水质问题引起的故障。
第三章：预防太阳能热水器故障的措施3.1 定期维护保养定期清洗集热器、水箱和水泵，并检查管道是否有漏水、堵塞等问题。
3.2 正确操作使用遵循太阳能热水器的使用说明书，避免误操作导致故障。
3.3 天气适应措施在恶劣天气情况下，及时采取保护措施，如接好水泵电源，防止冷冻等。
结语：本手册介绍了太阳能热水器的基本知识，列举了常见的故障，并提供了相应的维修方法和预防措施。
太阳能发电ppt课件
而言。为了便于比较和计算，习惯上把各种一次能源均 折合为“标准煤”或“油当量”，作为各种能源的统一 计量单位。
§1
第一章 概 述
序号 利用方式
内容
直接光发电：光伏发电、光偶极子发电
1
太阳能发电
间接光发电：光热动力发电、光热离子发电、热光 伏发电、光热温差发电、光化学发电、光生物电池(叶
绿素电池)等
高温利用(>800℃)：高温太阳炉、熔炼金属等 中温利用(200～800℃)：太阳灶、太阳能热发电等 2 太阳能热利用 低温利用(<200℃)：太阳热水器、太阳能干燥、海水 淡化、太阳能空调制冷、太阳房、太阳能暖棚等。
把太阳辐射能转换成热能的属于太阳能 利用技术。
再利用热能进行发电的称为太阳能熱发 电。也属于这一技术领域．
第一章 概 述 太阳能光热发电
塔式 槽式 碟式
§1 第一章 概 述
太阳能光伏发电
光能只要转换 成电能便可。 这方法还可把 光波从太空传 送至地球，转 成电能供给用 户使用。
第一章 概 述
§1 第一章 概 述
源 非再生 能源
地
太阳 能
风能
水能
生物 质能
热 能
海水 温差 能
海水 盐 差能
海洋波 浪能
海 （湖） 流能
潮汐能
核能
煤炭 石油 天然气 油页岩
二 次 能 源
焦 炭பைடு நூலகம்
1 太阳能电池概论
1.3 太阳电池工作原理
1.3.1 光电效应
光电效应（Photoelectric effect）：特定频率的电磁波照射下到物质上， 引起物质的电性质发生变化的现象。光电效应分为光电子发射、光电导 效应和光生伏特效应。前一种又称外光电效应。后两种现象称为内光电 效应。
光生伏特效应（Photovoltaic effect）：简称“光伏效应”，即半导体 在受到光照射时，由于光生载流子 在不同位置具有不均一性，或者由 于PN结产生了内部载流子，就会因扩散或者漂移效应而引起电子和空 穴密度分布不均匀，从而产生电动势的现象。
光伏效应首先是由光子（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，实现功率输出的过程。
太阳电池的光生电流由入射光强bs和太阳电池的性能共同决 定。
∫ J ph = J sc = q 0∞ QE(E)bs (E,Ts )dE
1.4.3 光生电流和量子效率 能量在 到 范围内的太阳辐射光子数， 与太阳温度 有关 是太阳光子通量或入射光强， 描述单位时间内、单位面积上、 描述能量为 的光子，产生电子跃迁，并进入外部电路的概率； 是电子电量；量子效率 是光子能量的函数，
1.3 太阳电池工作原理
1.3.1 PN结的形成
同样如果在纯净的硅晶体中掺入3价杂 质，如硼（或鋁、镓或铟等），这些3 价杂质原子的最外层只有3个价电子， 当它与相邻的硅原子形成共价键时， 还缺少1个价电子，因而在一个共价键 上要出现一个空穴，因此掺入3价杂质 的4价半导体，也称为p型半导体。
对于P型半导体，空穴是多数载流 子，而电子为少数载流子。
第一章 太阳电池概论
• 1.1 太阳电池发展简史 • 1.2 器件分类和典型结构 • 1.3 工作原理 • 1.4 基本电性能参数
太阳能光伏建筑一体化技术与应用知识要点(1-5章)
太阳能建筑一体化技术与应用知识要点第一章1、光投射到光伏材料上存在反射、吸收和透射三种可能。
在无视反射的情况下，材料对光的吸收量取决于材料的吸收系数和材料的厚度。
太阳光在光伏材料中由于被吸收而使光强沿材料厚度方向不断下降；材料的光吸收系数由材料特性和透射光的波长共同决定。
2、能量为E P=hV的光子落在半导体材料上时可分为三种情况：P33、短路电流I SC——P34、开路电压V OC——P45、用于太阳电池的半导体材料三种形式中不存在晶粒之间边界的是〔〕Ａ单晶体Ｂ多晶体Ｃ非晶体Ｄ以上都存在6、简述Ｐ—Ｎ结的工作原理P67、太阳电池从材料的晶体结构来分有单晶太阳电池、多晶太阳电池、非晶太阳电池；从Ｐ－ｎ结结构来分有同质结太阳电池和异质结太阳电池。
8、为了使太阳电池光－电转换效率高，必须具有以下条件：高电流、高电压、低寄生电阻。
9、实际情况下，太阳电池的特性中，短路电流I SC与得到的光强成正比，开路电压V OC与得到的光强成对数地增大。
10、填充因子FF是太阳电池品质的量度，FF越大，太阳电池的质量越高，FF由太阳电池的材料和器件结构决定，其典型值通常处于60%~85%。
11、理想太阳电池的串联电阻R S=0，R S的增大会降低太阳电池的效率，由于材料缺陷引起的低并联电阻R Sh也会降低太阳电池的效率，R S和R Sh对太阳电池性能影响的差异在于不会影响开路电压V OC，而的减小会使V OC变小。
12、太阳能光伏建筑一体化——13、从建筑学、光伏技术和经济效益方面的观点来看，光伏发电技术和建筑学相结合的光伏建筑一体化具有的优点是？P1414、光伏与建筑的结合有两种形式为：建筑与光伏系统相结合和建筑与光伏组件相结合。
15、光伏系统应用非常广泛，其基本形式主要可以分为独立光伏发电系统，并网光伏发电系统，风力、光伏和柴油机混合发电系统以及太阳能热、电混合系统四大类。
16、独立光伏发电系统由光伏阵列、蓄电池、负载、控制器和逆变器组成。
《太阳能电池基础与应用》太阳能电池-第一章
课程大纲第一部分：基础知识第章引言第一章：引言第二章：半导体基础第三章：P-N结第四章：太阳能电池基础第二部分：传统太阳能电池第章能第五章：晶体硅太阳能电池第六章：高效III-V族化合物太阳能电池第七章：硅基薄膜太阳能电池第八章：高效薄膜太阳能电池（CIGS, CdTe）第三部分：新型太阳能电池第九章：有机太阳能电池第十章：染料敏化及钙钛矿太阳能电池第十一章：其它新型太阳能电池（量子点，中间带等）第十二章：多结太阳能电池主讲教师：（1-4 章：18学时）；82304569，xwzhang@张兴旺14章学时）xwzhang@semi ac cn尹志岗（5-7 章：14学时）；82304469，yzhg@游经碧（8-12章：22学时）；82304566，jyou@课程性质：专业选修课课程性质专业选修课课时：54课时考试类型：开卷成绩计算方式：期末考试（70%）+小组文献汇报（30%）成绩计算方式期末考试参考书目：1熊绍珍朱美芳：《太阳能电池基础与应用》科学出版社1. 熊绍珍，朱美芳：《太阳能电池基础与应用》，科学出版社，2009年2. 刘恩科，朱秉升，罗晋生：《半导体物理学》，电子工业出版社，2011年3. 白一鸣等编，《太阳电池物理基础》，机械工业出版社，2014年第一章引言太阳能的利用方式1.2太阳能资源及其分布31.114太阳电池工作原理31.3太阳电池发展历程1.4太阳电池应用与趋势31.51.6中国光伏发电的现状1973年，由于中东战争而引起的“石油禁运”，全世界发生了以石油为代表的能源危机，人类认识到常规能源的局限性、以石油为代表的“能源危机”，人类认识到常规能源的局限性有限性和不可再生性，认识到新能源对国家经济发展、社会稳定及安全的重要性。
与此同时，环境污染日益加剧、极端天气频繁出现，不断挑战着人类的忍受极限……1.1 太阳能资源：未来能源的主要形式太阳能核能地热能生物质能风能水势能清洁能源－－光伏发电太阳------物理参数太阳------地球生命之源！表度太阳------巨大的火球！表面温度：5760-6000K中心温度：1.5×107K日冕层温度：5×106K198930质量：1.989×10kg太阳每秒释放的能量：3.865×1026J，相当于132每秒燃烧1.32×1016吨标准煤的能量(世界能源消耗)3.0 ×1020joule/y=万分之一！3.0 ×1024joule/y万分之巨大潜力(照射到地面的太阳能)457亿年>50亿年我国的太阳能资源45.7亿年，>50亿年，取之不尽、用之不竭地表每年吸收太阳能17000亿吨标煤2007年一次能源26.5亿吨标煤解决能源危机特点能源取之不尽、无污染地球表面角度0.1%的太阳能，转变率5%，每年发电量可达5.6×1012千瓦小时，相当于目前世界上能耗的40倍资源丰富太阳环改善环境、保护气候无污染物废气噪音的污染特点能的境角无污染物、废气、噪音的污染1 MW并网光伏电站的年发电能力约为113万优点度并能kWh，可减排二氧化碳约191余吨相当于每年可节省标准煤约384余吨，减排粉尘约5.5吨，减排灰渣约114吨，减排二氧化硫约节能减排8.54吨。
太阳能电池-工作原理、技术和系统应用的完整-太阳能电池课件-新南威尔士大学ppt课件
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太阳能电池概论
第一章 太阳能电池和太阳光
杂质半导体
n型半导体 Si Si Si Si
Si
P
Si
Si
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太阳能电池概论
21
图中掺入的五 价P原子在晶体中替 代Si的位置，构成与 Si相同的四电子结构， 多出的一个电子在 杂质离子的电场范 围内运动。
第一章 太阳能电池和太阳光
杂质半导体
硅原子
Si
磷原子
水力
2001
2010
2020
2030
2040
太阳能电池概论
预计2040年太阳能电池占25%
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第一章 太阳能电池和太阳光
1.2 太阳能电池工作原理及发展概况
11
1.2.1太阳能电池工作原理
太阳能 半导体材料
电能太阳能电池来自基本工作原理：光伏效应（Photovoltaic effect）
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太阳能电池概论
钱伯章 主编，《太阳能技术与应用/新能源技术丛书》，科学出版社，2010年； 赵雨等 主编，《太阳能电池技术及应用》，中国铁道出版社，2013年。
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太阳能电池概论
第一章 太阳能电池和太阳光
5
第一章 太阳能电池和太阳光
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太阳能电池概论
第一章 太阳能电池和太阳光
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主要内容
1.1 引言
1.2 太阳能电池工作原理及发展概况
纯净的单晶半导体 称为本征半导体。
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本征半导体
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太阳能电池概论
第一章 太阳能电池和太阳光
本征半导体中
价电子（热激发） 自由电子-空穴对
复合 平衡
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太阳能电池概论
本征半导体 16
光伏发电概论第一章太阳能电池发展趋势及输出特性
3.7.1.2、开路电压、闭路电流、曲线因子、转换效率
Voc表示开路电压：太阳电池的正负极之间未被连接的状态是的电压，单位为V（伏特），太阳电池单元的电压一般为0.5~0.8V左右，用串联方式可以获得较高的电压。
Isc表示短路电流：太阳电池正负极之间用导线连接，正负极间短路状态是的电流，单位为A（安培），短路电流随光的强度变化而变化。
3.6.3、多晶硅的紧缺和价格高并非由于资源短缺，也并非由于技术难以突破，而是现存产能不足。
经济学的基本原理告诉我们，这样的供应危机肯定会消除，所需的只是时间而已，而且这一刻的到来往往比我们预想的要早。硅元素的丰富对太阳能电池这样注定要进入大规模市场的产品而言意义重大。目前较为成熟的几种化合物薄膜技中都要用到稀有金属（In、Te等），一旦大规模生产，这些金属的价格也会急上升。所以非晶硅太阳能电池技术的市场份额会迅速扩大，但不可能完全取代体硅太阳能电池，更有可能出现的情形是两类技术并存。
根据功率定义式P=UI，设定P为不同的常数，代人U和I，便可在光伏电池电压-电流特性曲线图上做出一系列的等功率曲线（参见图，图中右上角若干条等距的曲线）。然而必有惟一的一条功率曲线与光伏电池输出电压-电流特性曲线相切，该功率曲线便代表着光伏电池在当前光照强度下的最大输出功率，该切点称为最佳工作点M。从原点引出的交于M点的直线为最佳负载线，RL =Rm；M点对应的电流值为最佳输出电流Im，对应的电压值为最佳输出电压Um；由Im和Um得到的矩形几何面积也是该特性曲线所能包揽的最大面积，称为光伏电池的最佳输出功率或最大输出功率Pm，它也可由下式得出：
FF表示光伏电池的曲线因数，Pmax与开路电压*短路电流乘积（Voc*Isc）之比，是一个比值，所以没有单位的，是表征光伏电池性能优劣的一个重要参数。FF为1时视为最理想的太阳电池特性，但从图可以看出是FF都是小于或等于1的，实际上在0.5~0.8之间。一般FF<1。硅型光伏电池，FF一般在0. 75-0.8之间。
能源知识（上）-第一章
第一章能源的分类能源种类繁多，而且经过人类不断的开发与研究，更多新型能源已经开始能够满足人类需求。
根据不同的划分方式，能源也可分为不同的类型。
1、按来源分为3类：地球本身蕴藏的能量通常指与地球内部的热能有关的能源和与原子核反应有关的能源。
①来自地球外部天体的能源（主要是太阳能）。
除直接辐射外，并为风能、水能、生物能和矿物能源等的产生提供基础。
人类所需能量的绝大部分都直接或间接地来自太阳。
正是各种植物通过光合作用把太阳能转变成化学能在植物体内贮存下来。
煤炭、石油、天然气等化石燃料也是由古代埋在地下的动植物经过漫长的地质年代形成的。
它们实质上是由古代生物固定下来的太阳能。
此外，水能、风能、波浪能、海流能等也都是由太阳能转换来的。
②地球本身蕴藏的能量。
如原子核能、地热能等。
③地球和其他天体相互作用而产生的能量。
如潮汐能。
温泉和火山爆发喷出的岩浆就是地热的表现。
地球可分为地壳、地幔和地核三层，它是一个大热库。
地壳就是地球表面的一层，一般厚度为几公里至70公里不等。
地壳下面是地幔，它大部分是熔融状的岩浆，厚度为2900公里。
火山爆发一般是这部分岩浆喷出。
地球内部为地核，地核中心温度为2000度。
可见，地球上的地热资源贮量也很大。
2、按能源的基本形态分类，有一次能源和二次能源。
前者即天然能源，指在自然界现成存在的能源，如煤炭、石油、天然气、水能等。
后者指由一次能源加工转换而成的能源产品，如电力、煤气、蒸汽及各种石油制品等。
一次能源又分为可再生能源（水能、风能及生物质能）和非再生能源（煤炭、石油、天然气、油页岩等）。
根据产生的方式可分为一次能源（天然能源）和二次能源（人工能源）。
一次能源是指自然界中以天然形式存在并没有经过加工或转换的能量资源，一次能源包括可再生的水力资源和不可再生的煤炭、石油、天然气资源，其中包括水、石油和天然气在内的三种能源是一次能源的核心，它们成为全球能源的基础；除此以外，太阳能、风能、地热能、海洋能、生物能以及核能等可再生能源也被包括在一次能源的范围内；二次能源则是指由一次能源直接或间接转换成其他种类和形式的能量资源，例如：电力、煤气、汽油、柴油、焦炭、洁净煤、激光和沼气等能源都属于二次能源。
光伏组件培训资料
光伏组件培训资料第一章：光伏组件基础知识光伏组件是光伏电站的核心组成部分，负责将太阳能转化为电能。
本章将介绍光伏组件的基础知识，包括构成、工作原理和分类等内容。
1.1 光伏组件的构成光伏组件主要由光伏电池、外壳、背板、接线盒和钢化玻璃等部分构成。
光伏电池是将太阳能转化为电能的核心元件，外壳和背板起到保护和支撑作用，接线盒则用于连接电池和输入输出电路，而钢化玻璃作为光伏组件的表面保护层。
1.2 光伏组件的工作原理光伏组件的工作原理基于光伏效应，通过将光能转换为电能实现电力的发电。
当光线照射到光伏组件上时，光伏电池中的半导体材料将光能吸收并将其转换为电能。
这些电能经过电池的排列和连接后，可以输出稳定的直流电。
1.3 光伏组件的分类根据材料和工艺的不同，光伏组件可以分为单晶硅、多晶硅和非晶硅三种类型。
其中，单晶硅光伏组件具有高转换效率和较好的温度特性，多晶硅光伏组件相对便宜但效率略低，非晶硅光伏组件则具有柔性和轻薄特点。
第二章：光伏组件性能测试与评估光伏组件的性能测试与评估是确保光伏电站正常运行的重要环节。
本章将介绍光伏组件的性能测试方法和评估标准，并介绍光伏组件的常见问题及解决方法。
2.1 光伏组件性能测试方法光伏组件的性能测试主要包括输出功率测试、开路电压测试、短路电流测试和填充因子测试等。
这些测试方法可以帮助评估光伏组件的实际发电能力、工作稳定性和电气参数。
2.2 光伏组件性能评估标准光伏组件的性能评估标准主要包括转换效率、温度系数、光电流和漏电流等多个指标。
这些指标能够全面评估光伏组件的能量转换效率、抗压能力和安全性能。
2.3 光伏组件常见问题及解决方法光伏组件在使用过程中可能会出现一些常见问题，如灰尘覆盖、组件老化和线路损耗等。
本节将介绍这些问题的原因分析和解决方法，以确保光伏组件的正常发电效果。
第三章：光伏组件安装与维护光伏组件的安装和维护对于保证光伏电站的正常运行至关重要。
本章将介绍光伏组件的安装要点和维护注意事项，帮助培训人员掌握光伏组件的安装和维护技能。
太阳能电池-工作原理、技术和系统应用的完整-太阳能电池课件-新南威尔士大学ppt课件
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本征半导体
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太阳能电池概论
第一章 太阳能电池和太阳光
本征半导体中
价电子（热激发） 自由电子-空穴对
复合 平衡
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太阳能电池概论
本征半导体 16
第一章 太阳能电池和太阳光
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在外电场作用下，电子的定向移动形成电流
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太阳能电池概论
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太阳能电池概论
第一章 太阳能电池和太阳光
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1941年Ohl展示了一种基于天然p-n结的光伏器件。 1946年Ohl研发出了硅制太阳能电池。
硅铸锭中，杂质在熔 融时分离形成天然的 p-n结。切割硅锭便可 制备太阳能电池。
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太阳能电池概论
早期太阳能电池 结构示意图
第一章 太阳能电池和太阳光
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1954年贝尔实验室的三位科学家发现，在硅中掺杂一些杂 质后，硅对光更加敏感。他们共同研制出了第一块现代太阳 能电池，转换效率达到6%。这是太阳能电池发展史上一个 重要里程碑，为人造卫星提供了可贵的能源。
水力
2001
2010
2020
2030
2040
太阳能电池概论
预计2040年太阳能电池占25%
.
第一章 太阳能电池和太阳光
1.2 太阳能电池工作原理及发展概况
11
1.2.1太阳能电池工作原理
太阳能 半导体材料
电能
太阳能电池
基本工作原理：
光伏电站安全教育培训教材
光伏电站安全教育培训教材第一章：光伏电站基础知识光伏电站是利用太阳能将光能转化为电能的装置，具有环保、可再生等优点。
然而，光伏电站也存在一定的安全风险，因此进行安全教育培训至关重要。
一、光伏电站的组成光伏电站由太阳能电池板、并网逆变器、直流开关设备等组成。
了解光伏电站的组成是安全培训的基础。
二、太阳能电池板的工作原理太阳能电池板是光伏电站的核心组件，需要了解其工作原理及相关知识，包括光电效应、PN结、光伏效应等。
三、并网逆变器的功能与作用并网逆变器将直流电转化为交流电，用于将光伏电站发电系统的电能与电网连接。
学员需要了解其功能与作用，以及相关的安全措施。
第二章：光伏电站安全管理光伏电站的安全管理是确保电站及相关人员安全的关键措施。
一、光伏电站安全管理制度建立健全的安全管理制度是光伏电站安全的前提。
培训内容包括安全责任制、安全管理制度、应急预案等。
二、光伏电站安全生产标准安全生产标准是保障电站运行安全的依据，包括施工安全标准、接地标准、设备运行标准等。
三、安全检查与维护学员需要了解光伏电站的安全检查内容，如设备完好性、线路清晰性、接地系统等，并学习维护光伏电站的方法与技巧。
第三章：光伏电站事故与应急处理光伏电站事故的发生对人员和设备均会造成不可估量的损失，因此应急处理能力至关重要。
一、光伏电站事故类型培训内容包括光伏电站可能发生的事故类型，如火灾事故、电击事故等。
学员需要了解各种事故的特点与预防措施。
二、应急处理流程针对不同类型的事故，应急处理流程各不相同。
学员需要学习各种事故的应急处理流程，包括报警、人员疏散、灭火等。
三、应急演练光伏电站的安全教育培训还应包括应急演练环节，通过模拟真实事故场景，让学员了解应急处理的实际操作技巧。
第四章：个人防护与安全意识个人防护与安全意识是每个从业人员都应具备的基本素质，也是保障光伏电站安全的重要环节。
一、个人防护措施学员需要了解与光伏电站工作相关的个人防护设备及使用方法，如安全帽、防护服、绝缘手套等。
太阳能发电技术-概述
在今后相当一段时期内，太阳能利用的进一步发展，主 要受到经济性的制约。化石燃料储量正面临逐渐枯竭的危机 局面 随着世界人口的增长和经济的发展，对于能源供应的需 求量日益增加，目前主要是靠化石燃料来提供。 然而，化石燃料的储量是有限的，全球石油可开采约45 年，天然气大约61年，煤炭可开采约230年，铀大约71年。 如果再考虑到现在世界石油消费量大约每年增长2%，这样每 隔35年，消费量将增加一倍。 目前1/5的人口消费世界上75%的能源，发达国家人均石 油消费量是最贫穷的全球一半人口消费量的15倍。 据世界卫生组织估计，到2060年全球人口将达100~110亿。 如果到时所有人的矿物和能源消费量都达到今天发达国家的 人均消费水平，则地球上35种矿物中将有1/3在40年内消耗殆 尽，包括所有的石油、天然气、煤炭（假设为2万亿吨）和铀。
2、太阳能变为电能
总的来说,光伏发电是指光——电转换，主要是以 半导体材料为基础，利用光照产生电子-空穴对，在 PN结上可以产生光电流和光电压的现象（光伏效应 Ｐhotovoltaic Effect ），从而实现太阳能光电转换
的目的。 太阳能电池的工作原理是光电效应。
P型半导体
Ｎ型半导体
光伏发电原理
2013-3-6
本书以图解的方式阐述太阳能光伏发电技术的过去、 现在和未来，主要介绍光伏电池的原理和特点、太阳 能光伏发电系统的结构和设计方法、太阳能光伏发电 系统的控制技术和应用实例等，反映了近年来的光伏 发电新技术、新应用，对光伏发电作了深度的预测与 描绘。 本书致力于解决以下问题： 1、普及太阳能光伏发电基础知识和典型应用； 2、介绍多学科综合的新技术，重点是智能电网； 3、阐述太阳能光伏发电未来发展动态。
二、太阳能发电发展史
太阳能热水系统要求
第一章太阳能热水系统要求太阳能安装情况说明：太阳能安装在监区4个宿舍楼楼顶，每个宿舍楼面安装2个5吨水箱，其中1个集热水箱，1个恒温供水水箱，每个宿舍楼面安装10组58/1800-50支集热器，在日光充裕情况下可产生5吨不低于40℃洗浴用水，自动运转，共4个监区每个监区13个房间，每个房间安装洗浴喷头，具备洗浴条件。
第一节设计要求1.1 为充分利用太阳能资源、减少运行费用、节能环保、安全可靠，使用太阳能，不安装辅助能源。
系统主要配置：太阳能集热器系统采用太阳能真空集热管φ58/1800mm，每组集热器支数为50支，1.2 工程所选用的主要设备质保期1年。
1.3 系统要实现低温防护、自动循环、自动补水。
太阳能控制系统采用自动控制和手动控制，实现对太阳能全天候的自动运转。
1.4 太阳能系统的防冻要求：太阳能系统主要是管道防冻，采用主动式和被动式相结合的办法。
主动式采用温差循环方式，当管道内水温接近4℃时，太阳能循环水泵自动启动，当水温升到10℃时，自动停止。
一般在冬季夜晚，是防冻工作的主要时间采用防冻伴热带。
被动防冻使用橡塑保温，保温层厚度为30mm,保温棉外面用铝箔胶带防护。
1.5 可靠性：（1）整个系统运行自动运转。
（2）应有冬季智能防冻功能。
1.6 系统要求：（1）系统设计工艺先进，有效降低能耗。
（2）室内管路及具备洗浴条件喷头，第二节供货商资格要求2.1 供应商须在中国境内注册；2.2 供应商需具备太阳能热利用工程设计A级资质；2.3 供应商需具备机电工程施工总承包三级及以上资质或具有建筑机电安装工程专业承包三级及以上资质；2.4 供应商需具备有效的企业安全生产许可证；2.5 供应商需具备太阳能集热器具备相应检测报告；2.6 供应商需具备质量ISO9001，环境14001，山东省建筑节能技术与产品应用认定证书。
2.7 供应商需具备提供本地售后服务能力及安装工程案例。
2.8 本次采购只接受制造商投标，不接受代理商投标，不接受联合体投标。
第一章太阳能基础知识
由于日地间的距离很大，其相对变化量是很小的，由此引起的太阳辐射强度的相对变化不超过±3.4%。 这就意味着地球大气层外的太阳辐射强度几乎是一个常数。
太阳常数
2020/12/8
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§1-2 太 阳 常 数 太阳常数Isc：在平均日地距离时，地球大气层上界垂直于太阳光线表面的单位面积上单位时间内所接收到 的太阳辐射能。其参考值为Isc = (1367±7) W/m2。
此外，太阳本身的活动也会引起太阳辐射能的波动。但是，多年来在世界各地的观测结果表明 ，太阳活动峰值年比太阳活动宁静年的辐射量只不过增大２．５％左右。因此，在一般情况下，可 以认为太阳辐射量是比较稳定的，从而提出了“太阳常数”这一概念。
所谓太阳常数，就是指在日地平均距离处垂直于太阳光线的平面上，在单位时间内单位面积 上所接收到的太阳辐射能。它的单位可以用毫瓦／厘米２或者瓦／米。
2020/12/8
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太 阳
2020/12/8
6
太阳概况 1.什么是太阳辐射?
2.太阳辐射的能量有多大?
3.为什么太阳有如此巨大的能量? 2020/12/8
4.太阳辐射对地球和人类有什么影响? 7
太阳辐射大约只有二十二亿分之一到达地球。 太阳辐射
太阳是一个巨大炽热的气体球，主要成分是氢和氦， 表面温度约为6000K 。
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§1-3 太 阳 光 谱
大气层外太阳辐射(W/m2)
月份
大气层外太阳辐射能与月份变化规律
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地球外太阳辐射光谱 (太阳常数＝1353W/m2)
2020/12/8
§1-3 太 阳 光 谱
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§1-3 太 阳 光 谱
太阳辐射光谱及 波长范围与能量比率
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对流 辐射
向外辐射
太阳的结构
2、辐射区
在核反应区外面，所属范围从0.25～0.8R，温度下 降到 13 万度，密度下降为 0.079 g/cm3 ，在太阳核心产 生的能量通过这个区域由辐射传输出去。
3、对流区
在辐射区外面，所属范围从 0.8 ～ 1.0R ，温度下降 为5000K，密度为10-8 g/cm3，能量主要靠对流传播。
Isc：平均日地距离时的太阳辐射强度 I0：大气层上界某一任意时刻的太阳辐射强度 n：距离1月1日地天数 r：日地间距引起的修正值
太阳辐射和太阳常数
§1-2
太阳常数
太 阳 常 数
由于地球是沿一椭圆轨道围绕太阳公转的，所以太阳到 地球的距离是随时间也就是随地球在椭圆轨道上的位 置不同而有所差异的，如下图所示。
微 波
远红外 超远红外 毫米波 厘米波 分米波
6.0m~15m 15m~1mm
1~10毫米
绿
黄 橙
0.50~0.56m
0.56~0.59m 0.59~0.62m
1~10厘米 10厘米~1米ຫໍສະໝຸດ 红0.62~0.76m
不同电磁波的具体波长范围
可见光波长范围
太阳辐射最强的波段为？
你能从图中获得哪些信息？ 0.4 微米 0.76微米
§1-1
太阳能的来源
太阳的作用是很大的：
第一，太阳能的蕴藏量可以说是用不完，而且 不会产生废气污染环境。
第二，皮肤需要阳光，日光浴对身体有好处， 小孩老人孕妇都需要晒太阳，阳光中的紫外线 也有杀菌能力。
第三，太阳能带来光照，使地球的大气循环， 使日夜四季的轮替，使地球冷暖产生变化。
§1-1
一、太阳的构造
太
阳
太阳概况
1.什么是太 阳辐射?
2.太阳辐射的能 量有多大?
3.为什么太阳有如此 巨大的能量?
4.太阳辐射对地球和人 类有什么影响?
太阳辐射大约只有二十二亿 分之一到达地球。
太阳辐射
太阳是一个巨大炽热的气体球， 主要成分是氢和氦，表面温度约 为6000K 。
在日地平均距离条件下， 在地球大气上界，垂直于太 阳光线的1平方厘米面积上， 1分钟接受到的太阳辐射能量， 称为太阳常数。
对流区及其里面的部分是看不见的，它们的性 质只能靠同观测相符合的理论计算来确定。
太阳的结构
4、太阳大气
光球：太阳大气最底层，厚度约为 500km。太阳的全部光能 几乎全从这个层次发出。太阳的连续光谱基本上就是光球的 光谱，太阳光谱内地吸收线基本上也是在这一层内形成。
色球：太阳大气的中层，是光 球向外延伸到几千公里高度。
实线是大气上界的太 阳辐射光谱； 虚 线 是 温 度 在 6000K 时的黑体辐射光谱。
太阳辐射能随波长的分布曲线。
§1-3
大气层外太阳辐射(W/m2)
太 阳 光 谱
月份
大气层外太阳辐射能与月份变化规律
地球外太阳辐射光谱 (太阳常数＝1353W/m2)
§1-3 太 阳 光 谱
§1-3
太阳辐射光谱及 波长范围与能量比率
§1-2
太 阳 常 数
由此可见，在一年当中，日地之间的距离变化可达 ５×１０６千米，这个数字的绝对值虽然很大，但是与 日地之间的平均距离相比，却只有±３．３％的变化， 如图１所示。 因此，这种距离变化所引起的到达地球 大气上界的太阳能的变化量最多也只有±６．７％。
§1-2
太 阳 常 数
此外，太阳本身的活动也会引起太阳辐射能 的波动。但是，多年来在世界各地的观测结果表 明，太阳活动峰值年比太阳活动宁静年的辐射量 只不过增大２．５％左右。因此，在一般情况下 ，可以认为太阳辐射量是比较稳定的，从而提出 了“太阳常数”这一概念。 所谓太阳常数，就是指在日地平均距离处垂 直于太阳光线的平面上，在单位时间内单位面积 上所接收到的太阳辐射能。它的单位可以用毫瓦 ／厘米２或者瓦／米。
这些能量 以电磁波的形 式 以 3x105km/s 的速度穿越太 空射向四面八 方。地球只接 收到总辐射的 22亿分之一。
太阳的结构
由内向外 内部分为核心层（日核）、 辐射层、对流层 大气层又分为光球层、色 球层及日冕
太阳的结构
核反应区 辐射区 对流区 太阳大气
太阳的结构
1、核反应区
太阳半径 25%（即0.25R）的区域内，是太阳的核心， 集中了太阳一半以上的质量。 温度：约1500万 K 压力：约2500亿atm 密度：约158 g/cm3 占总能量的99%
§1-2
太 阳 常 数
1957年，国际辐射委员建议在整个国际地球物理 年观测资料中，将太阳常数的值取为１３８.４毫瓦 ／厘米２或者１３８４瓦／米２。随着测量技术的不 断提高，太阳常数的观测值也越来越精确了。 近年来，利用人造卫星、火箭和高空气球观测的 结果，已将太阳常数的值测定为１３５.７毫瓦／厘 米２或者１３５７瓦／米２。
§1-1
太阳能的来源
二、太阳的主要成分
氢：78％
太阳的主要成分
氧 :20％
§1-2
太 阳 常 数
地球除自转外并以椭圆形轨道绕太阳运行
地球与太阳之间的距离不是一个常数
地球大气层上界的太阳辐射强 度随日地间距离的不同而不同 由于日地间的距离很大，其相对变化量是很小的，由 此引起的太阳辐射强度的相对变化不超过±3.4% 。这就意 味着地球大气层外的太阳辐射强度几乎是一个常数。
§1-3
太 阳 光 谱
太阳辐射的光谱可以划分为几个波段。波长短于 ０.４微米的称为紫外波段，从０.４微米到０.7５微 米的称为可见光波段，而波长长于０.７５微米的则 称为红外波段， 它还可以细分为近红外０.７５－ ２５微米和远红外２５－１０００微米两个波段。 在可见光谱的波长范围内，不同波长的电磁辐射对 于人眼产生不同的颜色感觉。
上述结果表明，太阳常数只具有平均值的意义， 而并非通常意义下的“常数”。
§1-3
太 阳 光 谱
太阳光谱：太阳发射的电磁辐射在大气顶上随波长度分 布叫做太阳光谱。
到达地面的太阳 辐射光谱分布是 地外太阳光谱和 大气成分的函数， 它对于地面太阳 电池系统及其他 一些应用是十分 重要的。
§1-3
太 阳 光 谱
太阳光谱是连续的，且辐射特性与绝对黑体辐射近似；
能量各波段所占比例不同，近紫外、可见光、近红外和 中红外部分约占太阳总辐射的 84.62%； X 射线、 射线、 远紫外、远红外及微波波段的总能量不到1%。
地表接受的太阳辐射曲线与大气外的曲线不同，差异主 要由大气引起。 吸收：水、氧、臭氧、二氧化碳等；散射。
第一章
1.1
太阳能基础知识
太阳能来源 太阳常数 太阳光谱 1.2 1.3
1.4
太阳高度角和方位角
1.5 太阳直接辐射和散射辐射 1.6 太阳能的吸收、转换和储存 1.7 我国太阳能资源
1.8 太阳能利用的广阔前景
第一章
太阳能基础知识
教学要求：
（1） 了解太阳能的热核反应、 太阳常数的概念、太阳的物质形态、散射的概念、 大气的散射和吸收、地球对太阳辐射的几种反射、 太阳能的热储存方式、光敏电阻的工作原理， 太阳能的特点。 （2） 理解太阳的主要组成元素、 太阳高度角和方位角的概念、太阳光谱的分布、
活动形 太阳大 式 气层
黑子 光球层
对地球的影响
太阳活动高峰年、太阳活动低峰年， 11年为周期。地球气候变化。 磁暴，影响短波通讯，干扰电子设 备，甚至威胁宇航器。 极光
耀斑、 日珥 色球层
太阳风 日冕层
太阳活动对地球的影响
出现时间 太阳活动的影响 产生原因
太阳活动发射的电 无线电短波受干扰甚 磁波扰动地球大气 至中断 层(其中的电离层) 太阳大气抛出的高 黑子、耀 出现“磁暴”现象 能带电粒子扰动地 球磁场 斑增多时 太阳大气抛出的高 两极高空出现极光 能带电粒子与极地 高空大气碰撞产生 影响地球气候变化 尚在研究中
教学难点：
太阳光谱的分布、太阳辐射的分类、太阳能的转换形式。
§1-1
太阳科普知识
太阳能的来源
太阳是一颗自己会发光的恒星，它源源不断地把光和 热送给地球，使世界上的作物生长，是地球上生命和 能量的来源。我们生活的地球，围着太阳运动，形成 了日、夜和四季。太阳是一个大火球，日珥是喷出太 阳表现的巨大红色火焰；黑子是炽热的气体漩涡，因 为温度比周围低，所以看起来暗些。而日食的形成则 是当地球、月亮和太阳处于一条直线上，月亮的阴影 将太阳遮住而出现的天文现象。
太阳能的来源
内球：内球的外层是出于对流之中的流体区域 太阳 太阳大气 光球层：平常能看见的部分 色球层：最外面一层密度很小的 日冕，形状不规则。
太阳系
太阳是离 地球最近的一 颗恒星，也是 太阳系的中心 天体，位于离 银河系中心约 3万光年。它 的质量占太阳 系总质量的 99.865%。
太阳系
太阳也是太阳 系里唯一自己 发光的天体， 它给地球带来 光和热。没有 太阳光的辐射， 地面的温度将 很快地降低到 接近绝对零度。
§1-3
太 阳 光 谱
表２列出了各种颜色的波长及其光谱范围。
§1-4 太阳高度角和方位角
1957年，国际辐射委员建议在整个国际地球物理 年观测资料中，将太阳常数的值取为１３８．４毫 瓦厘米２或者１３８４瓦米２。随着测量技术 的不断提高，太阳常数的观测值也越来越精确了。 近年来，利用人造卫星、火箭和高空气球观测的结 果，已将太阳常数的值测定为１３５．７毫瓦厘 米２或者１３５７瓦米２。上述结果表明，太阳 常数只具有平均值的意义，而并非通常意义下的“ 常数”。
第一章
太阳能基础知识
太阳光谱能量分布、可见光的波段范围、
太阳直接辐射和散射辐射的概念、
光生伏打效应的概念。
（3）重点掌握太阳的基本参数、