太阳能物理

译者序 原书前言 第1章 绪论 1.1 太阳能 1.2 走向后石油时代 1.3 其他可再生能源 1.3.1 水力发电 1.3.2 风力发电 1.3.3 生物质和生质能 1.3.4 浅层地热能 1.3.5 深层地热能 1.4 太阳光伏基础 1.4.1 现代太阳电池的诞生 1.4.2 太阳电池的相关概念 1.4.3 太阳电池的类型 1.4.4 能量平衡 1.5 物理范畴之外 1.5.1 太阳能与经济 1.5.2 太阳能与和平 1.5.3 世界各地的太阳能热水器 1.5.4 光伏：趋向电网平价 习题 第2章 太阳辐射特性 2.1 光作为电磁波 2.1.1 麦克斯韦方程 2.1.2 矢量势 2.1.3 电磁波 2.1.4 平面波 2.1.5 光的偏振 2.1.6 电子在电场和磁场中的运动 2.2 光学薄膜 2.2.1 相对电介质常数和折射率 2.2.2 能量守恒和P0ynting矢量 2.2.3 菲涅尔公式 2.3 黑体辐射 2.3.1 Rayleigh—Jeans定律 2.3.2 普朗克公式和斯特藩—玻尔兹曼定律 2.4 光电效应和光子概念 2.4.1爱因斯坦的光子理论 2.4.2 Millikan的实验验证 2.4.3 波粒二象性 2.5 爱因斯坦的黑体方程推导 习题 第3章 太阳能起源 3.1 太阳的基本参数 3.1.1 距离 3.1.2 质量 3.1.3 半径 3.1.4 发射功率 3.1.5 表面温度 3.1.6 元素组成 3.2 Kelvin—Helmholtz时间尺度 3.3 太阳能的来源 3.3.1 p—p链 3.3.2 碳链 3.3.3 太阳的内部结构 习题 第4章 跟踪太阳光 4.1 地球自转：纬度和经度 4.2 天球 4.2.1 坐标变换：直角坐标系 4.2.2 坐标变换：球面三角法 4.3 基于太阳时的处理 4.3.1 黄赤交角和太阳赤纬 4.3.2 日出时间与日落时间 4.3.3 任意表面上的直接太阳辐射 4.3.4 每日直接太阳辐射能量 4.3.5 24节气 4.4 基于标准时的处理 4.4.1 恒星时和太阳时 4.4.2 太阳的赤经 4.4.3 起源于黄赤交角的时差 4.4.4 远日点和近日点 4.4.5 起源于地球轨道离心率的时差 4.4.6 时间方程 4.4.7 太阳的赤纬 4.4.8 太阳的日行迹 习题 第5章 太阳光与地球的相互作用 5.1 辐射与物质的相互作用 5.1.1 吸收率、反射率和透射率 5.1.2 发射率和基尔霍夫定律 5.1.3 Bouguer—Lambert—Beer定律 5.2 太阳光与大气层的相互作用 5.2.1 AM1.5的日射光谱辐照度 5.2.2 年均日照图 5.2.3 晴朗指数 5.2.4 直射和漫射太阳辐射 5.3 渗透到地球的太阳能 习题 第6章 太阳能热力学 6.1 定义 6.2 热力学第一定律 6.3 热力学第二定律 6.3.1 卡诺循环 6.3.2 热力学温度 6.3.3 熵 6.4 热力学函数 6.4.1 自由能 6.4.2 焓 6.4.3 吉布斯（Gibbs）自由能 6.4.4 化学势 6.5 理想气体 6.6 地源热泵和空调 6.6.1 原理 6.6.2 性能系数 6.6.3 蒸气压缩热泵和制冷机 6.6.4 地热交换器 习题 第7章 量子跃迁 7.1 量子力学的基本概念 7.1.1 量子态：能级和波函数 7.1.2 动态变量和运动方程 7.1.3 一维势阱 7.1.4 氢原子 7.2 多电子原子系统 7.2.1 单电子近似 7.2.2 量子态的直接观测 7.2.3 分子的量子态：HOMO和LUMO 7.2.4 纳米晶体的量子态 7.3 黄金法则 7.3.1 周期性扰动的时变微扰 7.3.2 连续光谱的黄金法则 7.3.3 细致平衡原理 7.4 与光子的交互作用 习题 第8章 pn结 8.1 半导体 8.1.1 导体、半导体和绝缘体 8.1.2 电子和空穴 8.1.3 p型和n型半导体 8.2 pn结的形成 8.3 pn结分析 8.3.1 偏置电压效应 8.3.2 过剩少数载流子的寿命 8.3.3 pn结电流 8.3.4 Shockley方程 习题 第9章 半导体太阳电池 9.1 基本概念 9.1.1 电能产生 9.1.2 太阳电池方程 9.1.3 最大功率和填充因子 9.2 Shockley—Queisser极限 9.2.1 效率上限 9.2.2 载流子复合时间的影响 9.2.3 细致平衡处理 9.2.4 额定效率 9.2.5 shockley—Queisser效率极限 9.2.6 AM1.5辐射的效率极限 9.3 无辐射复合过程 9.3.1 俄歇复合 9.3.2 陷阱态复合 9.3.3 表面态复合 9.4 抗反射涂层 9.4.1 矩阵法 9.4.2 单层抗反射涂层 9.4.3 双层抗反射涂层 9.5 晶体硅太阳电池 9.5.1 纯硅的生产 9.5.2 太阳电池设计和处理 9.5.3 模块组装 9.6 薄膜太阳电池 9.6.1 CdTe太阳电池 9.6.2 CIGS太阳电池 9.6.3 非晶硅薄膜太阳电池 9.7 叠层太阳电池 习题 第10章 太阳能电化学 10.1 光合作用的物理学 10.1.1 叶绿素 10.1.2 ATP：生物界的通用储能单元 10.1.3 NADPH和NADP+ 10.1.4 卡尔文循环 lO.1.5 C4植物与C3植物 10.1.6 叶绿体 10.1.7 光合作用的效率 10.2 人工光合作用 10.3 转基因藻类 10.4 染料敏化太阳电池 10.5 双层有机太阳电池 习题 第11章 太阳热能 11.1 早期太阳热能应用 11.2 太阳能集热器 11.2.1 选择性吸收表面 11.2.2 平板太阳能集热器 11.2.3 全玻璃真空管太阳能集热器 11.2.4 热管式太阳能集热器 11.2.5 高压真空管太阳能集热器 11.3 太阳能热水器 11.3.1 具有热管式太阳能集热器的系统 11.3.2 具有承压热交换器的系统 11.3.3 具有独立热交换水箱的系统 11.4 太阳热发电 11.4.1 抛物面槽式聚光器 11.4.2 定日镜和中央接收器 11.4.3 抛物面碟状聚光器和Stirling发动机 11.4.4 太阳能的组合集成 11.4.5 线性菲涅尔反射聚光器 习题 第12章 能量存储 12.1 显热存储 12.1.1 水 12.1.2 固体显热存储材料 12.1.3 合成油与填充床 12.2 相变存储 12.2.1 水冰系统 12.2.2 石蜡和其他有机材料 12.2.3 盐水合物 12.2.4 PCM封装 12.3 蓄电池 12.3.1 蓄电池的电化学 12.3.2 铅酸蓄电池 12.3.3 镍氢蓄电池 12.3.4 锂电池 12.3.5 锂的矿产资源 12.4 太阳能和电动汽车 习题 第13章 阳光建筑 13.1 早期太阳能建筑 13.1.1 古代太阳能建筑 13.1.2 中国农村房屋的整体结构 13.2 建筑材料 13.2.1 热阻 13.2.2 比热阻 13.2.3 热导系数：U值 13.2.4 热质 13.2.5 玻璃窗 13.3 整体设计举例 13.4 太阳能社区的土地利用 习题 附录 附录A 能量单位转换 附录B 球面三角学 B.1 球面三角形 B.2 余弦公式 B.3 正弦公式 B.4 公式C 习题 附录C 量子力学基础 C.1 谐振子 C.2 角动量 C.3 氢原子 附录D 粒子统计 D.1 麦克斯韦一玻尔兹曼统计 D.2 费米—狄拉克统计 附录 EAM1.5参考太阳光谱 符号列表 参考文献