New Approaches On Energy And The Environment pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Johns Hopkins Univ Pr

作者:Morgenstern, Richard D. (EDT)/ Portney, Paul R. (EDT)

出品人:

页数:154

译者:

出版时间:

价格:305.00元

装帧:Pap

isbn号码:9781933115016

丛书系列:

图书标签:

• 能源
• 环境
• 可持续发展
• 可再生能源
• 能源政策
• 环境科学
• 气候变化
• 环境保护
• 绿色技术
• 能源转型

太阳能驱动的未来：光伏技术前沿与系统集成 图书简介 本书深入探讨了当前光伏（Photovoltaic, PV）技术领域的最新发展、核心挑战以及面向大规模商业化应用的关键系统集成策略。我们聚焦于下一代太阳能电池材料的突破、高效能转化机制的优化，以及如何构建稳定、智能且经济的并网与离网光伏系统。 第一部分：光伏材料科学的革新 第一章：钙钛矿太阳能电池的商业化路径与稳定性挑战 本章详尽分析了钙钛矿材料在光电转换效率方面展现出的巨大潜力，并着重剖析了其商业化进程中所面临的根本性难题——长期稳定性问题。我们将深入研究钝化层工程、界面缺陷控制以及封装技术对器件寿命的影响。通过比较不同离子迁移抑制策略（如二维/三维异质结构建、添加稳定剂等），本章旨在为钙钛矿电池的工业化生产提供可行的技术路线图。重点讨论了湿度、氧气和热应力对活性层结构的影响及其应对措施。此外，还涵盖了当前领先的溶液加工技术（如狭缝涂布、喷墨打印）在提高大面积均匀性方面的最新进展。 第二章：叠层电池技术与理论效率极限的探索 本章聚焦于超越单结电池肖克利-奎伊瑟（Shockley-Queisser, SQ）极限的策略。重点剖析了串联（Tandem）太阳能电池的结构设计，特别是硅基与非硅基材料（如钙钛矿、III-V族半导体）的集成方案。详细阐述了电流匹配、光学耦合以及中间接触层的设计原则。我们不仅回顾了目前报道的最高效率记录，还对不同叠层结构（如双结、三结）的成本效益进行了严格的经济性评估。此外，对量子点（Quantum Dot, QD）太阳能电池在捕获光谱尾端能量方面的应用潜力进行了展望，包括其载流子倍增效应的理论建模。 第三部分：高效能器件结构与制造工艺 第三章：先进晶体硅电池技术：异质结与背接触的精细化 尽管新兴材料备受关注，但晶体硅（c-Si）仍是当前市场的主导力量。本章深入剖析了当前主流的PERC（钝化发射极和背面接触）技术的局限性，并详细介绍了TOPCon（隧道氧化物钝化接触）和HJT（异质结）电池的关键工艺流程和物理机制。特别关注了超薄硅片加工技术、掺杂控制的精确性以及金属化方案（如无主栅技术）对整体效率和成本的综合影响。探讨了在低温、低成本工艺下实现高效率转化的可行性。 第四章：薄膜光伏的新兴趋势：CIGS与CdTe的性能提升 本章对硫化物/硒化物基薄膜太阳能电池（如CIGS和CdTe）的最新进展进行了系统梳理。重点分析了如何通过元素组分调控、晶粒边界工程以及优化缓冲层（如Zn(S,O)）来提升薄膜的吸收系数和减少复合损失。讨论了柔性基底上的大面积沉积技术，以及如何平衡沉积速率与薄膜质量之间的矛盾。此外，也探讨了实现无铟（Indium-free）或低铟CIGS电池的替代材料探索。 第二部分：系统集成与智能电网的融合 第五章：光伏逆变器与电能质量管理 逆变器作为光伏系统的核心，其性能直接决定了电能质量和系统可靠性。本章详细分析了高频化、模块化和多电平拓扑结构在逆变器设计中的应用。深入探讨了先进控制算法，如基于模型的预测控制（MPC）在最大功率点跟踪（MPPT）和电网支撑功能中的作用。特别关注了针对电网接入要求（如谐波抑制、低电压穿越LVC）所设计的硬件和软件优化策略。此外，对集中式、组串式和微型逆变器的优缺点及其在不同规模项目中的适用性进行了对比分析。 第六章：光伏系统可靠性、寿命预测与数字化运维 本章从工程实践角度探讨了光伏电站的长期可靠性问题。涵盖了PID（潜在诱发衰减）、LID（光致衰减）和蜗牛纹（Snail Trails）等常见退化机制的机理分析与预防措施。引入了基于物联网（IoT）和人工智能（AI）的数据驱动型运维（O&M）方法。讨论了如何利用无人机热成像、电性能数据采集以及机器学习模型来实时监测组件健康状况、提前预警潜在故障点，从而实现预测性维护，最大化发电量和资产寿命。 第七章：光伏储能一体化系统（PV-Storage Integration）的系统优化 随着可再生能源渗透率的提高，储能系统（Battery Energy Storage Systems, BESS）与光伏电站的集成变得至关重要。本章详细分析了不同拓扑结构（AC耦合与DC耦合）的优缺点，以及在削峰填谷、调频调峰等不同应用场景下的最优控制策略。重点研究了电池管理系统（BMS）与光伏逆变器之间的协同优化，包括能量流动的调度、热管理策略，以及如何通过先进算法平衡电池的循环寿命与经济收益。此外，探讨了未来长时储能技术（如液流电池、压缩空气储能）与大规模光伏项目的耦合潜力。 第八章：面向分布式能源的微电网与柔性互联 本章聚焦于分布式光伏（Distributed PV, DPV）在构建智能微电网中的角色。详细阐述了分布式光伏接入对配电网稳定性的影响，以及先进的无功功率/电压控制技术。讨论了在孤岛模式（Islanded Mode）和并网模式下，微网中央控制器（Microgrid Central Controller, MCC）的决策逻辑，包括负载平衡、故障隔离与恢复。重点分析了先进计量基础设施（AMI）在实现双向电能流和动态定价机制中的关键作用，为未来高渗透率的分布式能源系统提供设计和运行蓝图。 本书旨在为能源工程师、材料科学家、系统集成商以及政策制定者提供一个全面、深入的视角，理解当前光伏技术从实验室突破到大规模商业化落地过程中所涉及的多学科交叉前沿知识。

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