太陽能物理

譯者序
原書前言
第1章緒論
1．1太陽能
1．2走向后石油時代
1．3其他可再生能源
1．3．1水力發(fā)電
1．3．2風(fēng)力發(fā)電
1．3．3生物質(zhì)和生質(zhì)能
1．3．4淺層地?zé)崮?br /> 1．3．5深層地?zé)崮?br /> 1．4太陽光伏基礎(chǔ)
1．4．1現(xiàn)代太陽電池的誕生
1．4．2太陽電池的相關(guān)概念
1．4．3太陽電池的類型
1．4．4能量平衡
1．5物理范疇之外
1．5．1太陽能與經(jīng)濟(jì)
1．5．2太陽能與和平
1．5．3世界各地的太陽能熱水器
1．5．4光伏：趨向電網(wǎng)平價
習(xí)題
第2章太陽輻射特性
2．1光作為電磁波
2．1．1麥克斯韋方程
2．1．2矢量勢
2．1．3電磁波
2．1．4平面波
2．1．5光的偏振
2．1．6電子在電場和磁場中的運動
2．2光學(xué)薄膜
2．2．1相對電介質(zhì)常數(shù)和折射率
2．2．2能量守恒和P0ynting矢量
2．2．3菲涅爾公式
2．3黑體輻射
2．3．1 Rayleigh-Jeans定律
2．3．2普朗克公式和斯特藩-玻爾茲曼定律
2．4光電效應(yīng)和光子概念
2．4．1愛因斯坦的光子理論
2．4．2 Millikan的實驗驗證
2．4．3波粒二象性
2．5愛因斯坦的黑體方程推導(dǎo)
習(xí)題
第3章太陽能起源
3．1太陽的基本參數(shù)
3．1．1距離
3．1．2質(zhì)量
3．1．3半徑
3．1．4發(fā)射功率
3．1．5表面溫度
3．1．6元素組成
3．2 Kelvin-Helmholtz時間尺度
3．3太陽能的來源
3．3．1 p-p鏈
3．3．2碳鏈
3．3．3太陽的內(nèi)部結(jié)構(gòu)
習(xí)題
第4章跟蹤太陽光
4．1地球自轉(zhuǎn)：緯度和經(jīng)度
4．2天球
4．2．1坐標(biāo)變換：直角坐標(biāo)系
4．2．2坐標(biāo)變換：球面三角法
4．3基于太陽時的處理
4．3．1黃赤交角和太陽赤緯
4．3．2日出時間與日落時間
4．3．3任意表面上的直接太陽輻射
4．3．4每日直接太陽輻射能量
4．3．5 24節(jié)氣
4．4基于標(biāo)準(zhǔn)時的處理
4．4．1恒星時和太陽時
4．4．2太陽的赤經(jīng)
4．4．3起源于黃赤交角的時差
4．4．4遠(yuǎn)日點和近日點
4．4．5起源于地球軌道離心率的時差
4．4．6時間方程
4．4．7太陽的赤緯
4．4．8太陽的日行跡
習(xí)題
第5章太陽光與地球的相互作用
5．1輻射與物質(zhì)的相互作用
5．1．1吸收率、反射率和透射率
5．1．2發(fā)射率和基爾霍夫定律
5．1．3 Bouguer-Lambert-Beer定律
5．2太陽光與大氣層的相互作用
5．2．1 AM1．5的日射光譜輻照度
5．2．2年均日照圖
5．2．3晴朗指數(shù)
5．2．4直射和漫射太陽輻射
5．3滲透到地球的太陽能
習(xí)題
第6章太陽能熱力學(xué)
6．1定義
6．2熱力學(xué)第一定律
6．3熱力學(xué)第二定律
6．3．1卡諾循環(huán)
6．3．2熱力學(xué)溫度
6．3．3熵
6．4熱力學(xué)函數(shù)
6．4．1自由能
6．4．2焓
6．4．3吉布斯(Gibbs)自由能
6．4．4化學(xué)勢
6．5理想氣體
6．6地源熱泵和空調(diào)
6．6．1原理
6．6．2性能系數(shù)
6．6．3蒸氣壓縮熱泵和制冷機(jī)
6．6．4地?zé)峤粨Q器
習(xí)題
第7章量子躍遷
7．1量子力學(xué)的基本概念
7．1．1量子態(tài)：能級和波函數(shù)
7．1．2動態(tài)變量和運動方程
7．1．3一維勢阱
7．1．4氫原子
7．2多電子原子系統(tǒng)
7．2．1單電子近似
7．2．2量子態(tài)的直接觀測
7．2．3分子的量子態(tài)：HOMO和LUMO
7．2．4納米晶體的量子態(tài)
7．3黃金法則
7．3．1周期性擾動的時變微擾
7．3．2連續(xù)光譜的黃金法則
7．3．3細(xì)致平衡原理
7．4與光子的交互作用
習(xí)題
第8章pn結(jié)
8．1半導(dǎo)體
8．1．1導(dǎo)體、半導(dǎo)體和絕緣體
8．1．2電子和空穴
8．1．3 p型和n型半導(dǎo)體
8．2 pn結(jié)的形成
8．3 pn結(jié)分析
8．3．1偏置電壓效應(yīng)
8．3．2過剩少數(shù)載流子的壽命
8．3．3 pn結(jié)電流
8．3．4 Shockley方程
習(xí)題
第9章半導(dǎo)體太陽電池
9．1基本概念
9．1．1電能產(chǎn)生
9．1．2太陽電池方程
9．1．3最大功率和填充因子
9．2 Shockley-Queisser極限
9．2．1效率上限
9．2．2載流子復(fù)合時間的影響
9．2．3細(xì)致平衡處理
9．2．4額定效率
9．2．5shockley-Queisser效率極限
9．2．6 AM1．5輻射的效率極限
9．3無輻射復(fù)合過程
9．3．1俄歇復(fù)合
9．3．2陷阱態(tài)復(fù)合
9．3．3表面態(tài)復(fù)合
9．4抗反射涂層
9．4．1矩陣法
9．4．2單層抗反射涂層
9．4．3雙層抗反射涂層
9．5晶體硅太陽電池
9．5．1純硅的生產(chǎn)
9．5．2太陽電池設(shè)計和處理
9．5．3模塊組裝
9．6薄膜太陽電池
9．6．1 CdTe太陽電池
9．6．2 CIGS太陽電池
9．6．3非晶硅薄膜太陽電池
9．7疊層太陽電池
習(xí)題
第10章太陽能電化學(xué)
10．1光合作用的物理學(xué)
10．1．1葉綠素
10．1．2 ATP：生物界的通用儲能單元
10．1．3 NADPH和NADP+
10．1．4卡爾文循環(huán)
lO．1．5 C4植物與C3植物
10．1．6葉綠體
10．1．7光合作用的效率
10．2人工光合作用
10．3轉(zhuǎn)基因藻類
10．4染料敏化太陽電池
10．5雙層有機(jī)太陽電池
習(xí)題
第11章太陽熱能
11．1早期太陽熱能應(yīng)用
11．2太陽能集熱器
11．2．1選擇性吸收表面
11．2．2平板太陽能集熱器
11．2．3全玻璃真空管太陽能集熱器
11．2．4熱管式太陽能集熱器
11．2．5高壓真空管太陽能集熱器
11．3太陽能熱水器
11．3．1具有熱管式太陽能集熱器的系統(tǒng)
11．3．2具有承壓熱交換器的系統(tǒng)
11．3．3具有獨立熱交換水箱的系統(tǒng)
11．4太陽熱發(fā)電
11．4．1拋物面槽式聚光器
11．4．2定日鏡和中央接收器
11．4．3拋物面碟狀聚光器和Stirling發(fā)動機(jī)
11．4．4太陽能的組合集成
11．4．5線性菲涅爾反射聚光器
習(xí)題
第12章能量存儲
12．1顯熱存儲
12．1．1 水
12．1．2固體顯熱存儲材料
12．1．3合成油與填充床
12．2相變存儲
12．2．1水．冰系統(tǒng)
12．2．2石蠟和其他有機(jī)材料
12．2．3鹽水合物
12．2．4 PCM封裝
12．3蓄電池
12．3．1蓄電池的電化學(xué)
12．3．2鉛酸蓄電池
12．3．3鎳氫蓄電池
12．3．4鋰電池
12．3．5鋰的礦產(chǎn)資源
12．4太陽能和電動汽車
習(xí)題
第13章陽光建筑
13．1早期太陽能建筑
13．1．1古代太陽能建筑
13．1．2中國農(nóng)村房屋的整體結(jié)構(gòu)
13．2建筑材料
13．2．1熱阻
13．2．2比熱阻
13．2．3熱導(dǎo)系數(shù)：U值
13．2．4熱質(zhì)
13．2．5玻璃窗
13．3整體設(shè)計舉例
13．4太陽能社區(qū)的土地利用
習(xí)題
附錄
附錄A能量單位轉(zhuǎn)換
附錄B球面三角學(xué)
B．1球面三角形
B．2余弦公式
B．3正弦公式
B．4公式C
習(xí)題
附錄C量子力學(xué)基礎(chǔ)
C．1諧振子
C．2角動量
C．3氫原子
附錄D粒子統(tǒng)計
D．1麥克斯韋一玻爾茲曼統(tǒng)計
D．2費米-狄拉克統(tǒng)計
附錄E AM1．5參考太陽光譜
符號列表
參考文獻(xiàn)