太陽能原理與應(yīng)用

前言

　　當(dāng)今，無論如何強(qiáng)調(diào)發(fā)展新能源和可再生能源的意義都不過分。我們的世界正面臨著由于以化石燃料為基礎(chǔ)而支撐的能源系統(tǒng)帶來的一系列威脅：資源枯竭、環(huán)境污染、生態(tài)惡化、氣候變化、貧富不均，直至由于能源問題而引發(fā)的國與國之間、地區(qū)之間的沖突、糾紛不斷，直至戰(zhàn)爭。新能源和可再生能源具有資源可持續(xù)、清潔、分布均衡等特點，必將成為未來可持續(xù)能源系統(tǒng)的支柱?！　∥覈慕?jīng)濟(jì)社會正在快速發(fā)展。在能源方面，我們既需要充足的能源供應(yīng)以保障全面建設(shè)小康社會目標(biāo)的實現(xiàn)，同時我們也面臨著國內(nèi)資源和環(huán)境的威脅，國際社會溫室氣體減排的壓力。因此，國家把發(fā)展新能源和可再生能源作為長期能源戰(zhàn)略的重要組成部分，而且制訂了以《可再生能源法》為基礎(chǔ)的一系列政策措施。幾年來，新能源可再生能源在我國得到了快速發(fā)展，其廣闊的前景正日益顯現(xiàn)出來。　　清華大學(xué)長期致力于能源科學(xué)技術(shù)研究和人才培養(yǎng)，形成了新型核能、太陽能、風(fēng)能、生物質(zhì)能以及新能源戰(zhàn)略和政策等領(lǐng)域的新能源科研和教學(xué)體系，取得了一批有影響的科技成果。以這些科研和教學(xué)經(jīng)驗為基礎(chǔ)，并吸收了國內(nèi)外同行的大量研究成果，在化學(xué)工業(yè)出版社的支持下，幾位教師編寫了這套新能源叢書?！　矔茨茉捶N類分冊，內(nèi)容涉及發(fā)展新能源的戰(zhàn)略和政策，各類新能源資源核技術(shù)的特點、技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀、未來的發(fā)展趨勢展望等。叢書內(nèi)容豐富、通俗易懂，從中可以較清晰地了解發(fā)展新能源的意義，各種新能源技術(shù)的基本原理和發(fā)展路線、發(fā)展前景等，對于廣泛和系統(tǒng)了解和認(rèn)識新能源，這是一套很好的讀物。

內(nèi)容概要

　　《太陽能原理與應(yīng)用》介紹了太陽能技術(shù)和應(yīng)用，從基本概念、基本技術(shù)和應(yīng)用入手，敘述力求簡明扼要、通俗易懂。全書共分為5章，具體介紹了太陽能資源：太陽能熱利用；太陽光伏：太陽能利用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析：太陽能利用的發(fā)展趨勢?！短柲茉砼c應(yīng)用》作為一本較全面介紹太陽能技術(shù)和應(yīng)用的簡略的小冊子，對廣大公眾和太陽能行業(yè)從業(yè)人員于太陽能技術(shù)和應(yīng)用加深了解有較大幫助?！　∽x者對象：從事太陽能利用行業(yè)的科研、技術(shù)、管理人員：高校相關(guān)專業(yè)師生可以參考使用。

作者簡介

　　鄧長生（1966.12～）。清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院研究員。中國材料研究學(xué)會理事，中國可再生能源學(xué)會氫能分會理事，北京粉體技術(shù)協(xié)會副理事長。1998年獲得英國謝菲爾德大學(xué)工程材料博士學(xué)位，后在牛津大學(xué)從事博士后工作，2003年開始在清華大學(xué)核能與新能源技術(shù)研究院精細(xì)陶瓷研究室工作，主要從事新能源應(yīng)用的材料，包括陶瓷納米材料和復(fù)合材料研究。近年來從事高溫超導(dǎo)薄膜材料、新型低成本染料敏化太陽電池材料和器件以及固體氧化物電解池高溫電解水蒸氣制氫材料與系統(tǒng)等研究。發(fā)表論文三十篇，合著專著三部。

書籍目錄

1 太陽能資源11.1 太陽與太陽輻射11.2 地球大氣對太陽輻射的衰減21.3 太陽輻射測量91.4 中國的太陽能資源102 太陽能熱利用132.1 基本原理132.2 平板型集熱器142.2.1 基本結(jié)構(gòu)和材料選擇142.2.2 平板集熱器類型162.2.3 平板型集熱器的性能182.2.4 太陽能熱利用系統(tǒng)性能比較212.3 聚光型集熱器222.3.1 聚光器基本原理222.3.2 聚光集熱器的類型232.3.3 聚光器材料262.3.4 聚光集熱器的性能272.4 太陽能熱利用系統(tǒng)282.4.1 太陽能熱儲存282.4.2 太陽能熱水裝置系統(tǒng)292.4.3 太陽熱動力302.4.4 太陽能熱利用的其他形式432.4.5 太陽能集熱器?建筑一體化513 太陽電池553.1 太陽電池基本原理和性能檢測553.1.1 太陽電池基本原理553.1.2 太陽電池分類573.1.3 太陽電池性能檢測593.2 晶體硅太陽電池623.2.1 概述623.2.2 高純硅材料制備技術(shù)633.2.3 太陽能級高純硅制備新工藝693.2.4 單晶硅和多晶硅制備733.2.5 晶體硅太陽電池制備773.3 薄膜太陽電池823.3.1 薄膜太陽電池分類823.3.2 多晶硅薄膜太陽電池823.3.3 非晶硅微晶硅薄膜太陽電池863.3.4 銅銦鎵硒薄膜太陽電池933.3.5 碲化鎘太陽電池953.3.6 薄膜太陽電池比較983.4 聚光型太陽電池993.4.1 聚光系統(tǒng)1003.4.2 聚光型太陽電池1023.5 其他新型太陽電池1053.5.1 染料敏化太陽電池1053.5.2 有機(jī)太陽電池1083.6 太陽電池應(yīng)用1123.6.1 太陽光伏發(fā)電系統(tǒng)1123.6.2 太陽能光伏?建筑一體化應(yīng)用1173.6.3 太陽電池其他應(yīng)用1214 太陽能利用的技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析1254.1 評價指標(biāo)1254.2 太陽能熱水器1284.3 太陽光伏系統(tǒng)1325 太陽能利用的發(fā)展趨勢1375.1 太陽能熱利用1375.1.1 太陽能熱水系統(tǒng)1375.1.2 太陽能熱電1375.2 太陽能光伏1395.2.1 晶體硅太陽電池1395.2.2 薄膜太陽電池1395.2.3 第三代太陽電池1405.3 太陽熱光伏的混合技術(shù)1415.4 其他142參考文獻(xiàn)145

章節(jié)摘錄

　　太陽輻射測量包括全輻射、直接輻射和散射輻射的測量。對于太陽能利用，主要需要測定的是太陽輻射的直射強(qiáng)度和總輻射強(qiáng)度。直射強(qiáng)度是指與太陽光垂直的表面上單位面積單位時間內(nèi)所接收到的太陽輻射能。總輻射強(qiáng)度是指水平面上單位面積單位時間內(nèi)所接收到的來自整個半球形天空的太陽輻射能。測量直射強(qiáng)度的儀器稱為太陽直射儀；測量總輻射強(qiáng)度的儀器稱為太陽總輻射儀。太陽輻射儀按照測量的基本原理，可以分為卡計型、熱電型、光電型以及機(jī)械型，分別利用太陽輻射轉(zhuǎn)換成熱能、電能或者熱能和電能的結(jié)合以及熱能和機(jī)械能的結(jié)合，這些轉(zhuǎn)換的能量形式是可以以不同程度的準(zhǔn)確度測定的。通過測量所轉(zhuǎn)換的熱能、電能和機(jī)械能，可以反推出太陽輻射強(qiáng)度?！　y量太陽直射強(qiáng)度的儀器主要有所謂埃氏補(bǔ)償式直射儀和銀盤直射儀。埃氏補(bǔ)償式直射儀通過比較兩個涂黑的錳銅片的溫度，其中一個吸收太陽直接輻射（錳銅片放在一個圓筒底部）而溫度升高，另一個不接收太陽直射，但通過電加熱達(dá)到和接受太陽直射的錳銅片的溫度，加熱電流的平方和太陽直射能成正比。通過儀器校訂，就可以測量太陽直射強(qiáng)度。圖1一6是一種測量直接輻射的典型裝置。其主要部分包括瞄準(zhǔn)太陽直接輻射的金屬銅和溫度控制機(jī)構(gòu)?！　°y盤直射儀是利用測量表面發(fā)黑的銀盤在一定時間內(nèi)接收太陽直射（銀盤放在一定長度和直徑的圓筒底部）時溫度的上升來推算太陽直射強(qiáng)度?！　√柨傒椛錅y量儀主要有莫爾一戈齊斯基太陽總輻射儀和埃普雷太陽總輻射儀。莫爾一戈齊斯基太陽總輻射儀的基本原理是：利用放置在半球形的雙層玻璃鐘罩內(nèi)的涂黑的康銅一錳銅熱電偶片組成的多個熱點，和接在非常大的金屬殼上的冷點，通過測量輸出電信號，得到總輻射強(qiáng)度。圖1-7是一個莫爾一戈齊斯基太陽總輻射儀照片。埃普雷總輻射儀利用兩個以同心圓形式安裝的銀制圓環(huán)，外環(huán)涂白色氧化鎂，內(nèi)環(huán)涂錫基銻鉛銅合金黑漆，通過內(nèi)環(huán)吸收太陽輻射。

圖書封面

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