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[美] 陶萌著宋伟杰译 著

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出版社： 机械工业出版社

ISBN：9787111520146

商品编码：10102365533

出版时间：2016-01-01

作  者:(美)陶萌 著;宋伟杰 译 著作 定  价:48 出 版 社:机械工业出版社 出版日期:2016年01月01日 页  数:92 装  帧:平装 ISBN:9787111520146 ●原书前言
●关于作者
●关于译者
●第1章  重大的能源挑战
●1.1 太阳能
●1.2 本书范围
●参考文献
●第2章  太阳能光伏现状
●2.1 转换效率
●2.2 成本
●2.3 市场
●参考文献
●第3章  太阳电池的物理
●3.1 太阳电池的分类
●3.2 太阳电池的工作原理
●3.2.1 太阳电池中的光吸收
●3.2.2 太阳电池中的电荷分离
●3.3 太阳电池中的损耗机制
●3.3.1 光学损耗
●3.3.2 复合损耗
●部分目录

内容简介

《太瓦级太阳能光伏－－绊脚石和机会》体现了作者陶萌对于太瓦级太阳能光伏的一些绊脚石和瓶颈的观点。原材料的可获取性，太阳电池制造过程的能量消耗，太阳能电力的存储，到了寿命终点的太阳能组件的回收，都有可能阻止或者严重地延缓太阳能光伏的规模化。在简单地讨论当前太阳电池技术的现状、物理和制造之后，本书尽优选可能定量地分析了太瓦级太阳能光伏中的这些绊脚石和瓶颈。本书也讨论了一些解决上述绊脚石和瓶颈的令人深思的想法。
本书面向的主要是对能源具有普遍的兴趣同时具有少量技术背景的读者。本书读者优选具有科学或者工程的本科学位，但并不需要是太阳能光伏的专家。
(美)陶萌 著;宋伟杰 译 著作 陶萌，博士，现在是亚利桑那州立大学电子、计算机和能源工程学院的教授。他在江西冶金学院获得冶金本科学位，在浙江大学获得材料科学与工程硕士学位，在伊利诺伊大学厄巴纳－香槟分校获得材料科学与工程博士学位。他的职业生涯中有9年在浙江大学硅材料国家重点实验室工作，并且在德萨斯大学阿灵顿分校电子工程系担任教授10年。他现在的研究涵盖了在太瓦级太阳能光伏中的许多课题，包括地球中高丰度的材料作为薄膜电池中的光吸收层和透明电极；采用地球中高丰度的铝替代晶体硅太阳电池中的银电极；太阳能级硅和晶体硅组件回收中高能效的电化学提纯；用于太阳能电力存储的太阳能电力电解。他的研究工作展示了无表面态的Si（100）表面，从而等 原书前言
    本书尝试提供太阳能光伏较为全面的图景。它超YUE了诸如太阳电池物理、制造、成本和效率等通常讨论的关于太阳能光伏的话题。本书想为“什么是阻碍太阳能光伏未来成为能源的重要组成部分”这一问题提供一些深入的思考。换句话说，太阳能光伏在我们未来的能源结构中会扮演多重要的角色？这当然不是一个简单的任务，特别是对于一个作者来说。读者将会发现，本书包含的问题多于答案。
    太阳能电力要成为我们生活中的重要的能源来源，光伏的使用规模必须达到几十乃至几百太瓦（峰值）。太阳能光伏所需要的规模产生了许多在其他半导体技术中未曾遇到的绊脚石和瓶颈。本书中绊脚石是指那些如果不解决将会阻止太阳能光伏达到太瓦级水平的问题。瓶颈是指在太阳能光伏中我们希望克服但是在无法解决的情况下可以容忍的困难。效率和成本是瓶等

聚焦传统能源转型与全球能源治理的深度探析 《能源矩阵重构：化石燃料、核能与智能电网的未来图景》 本书导言： 在人类文明高速发展的今天，能源已成为驱动社会进步、决定国家竞争力的核心要素。然而，我们正站在一个关键的十字路口：如何在全球气候变化压力、地缘政治冲突加剧以及技术快速迭代的背景下，确保能源供应的稳定、经济与环境可持续性？本书并非聚焦于新兴可再生能源的某一种特定技术路径，而是以宏大、审慎的视角，对当前全球能源结构中的三大支柱——化石燃料（煤炭、石油、天然气）、核能，以及支撑未来能源体系高效运行的智能电网与储能技术——进行一次彻底、深入的梳理与批判性分析。 本书旨在为政策制定者、能源行业高管、战略研究人员以及关注全球宏观经济与环境议题的读者，提供一个全面、多维度的能源生态系统观察框架。我们摒弃了单纯的技术乐观主义或末日悲观论，力图在复杂的现实制约中，探寻最务实、最负责任的能源转型路径。 --- 第一部分：化石燃料的“黄昏”与“残阳红”——结构性依赖与转型压力 本部分深入剖析了煤炭、石油和天然气在过去两个世纪中对全球工业化和生活水平提升所起的决定性作用，同时也毫不留情地揭示了其固有的不可持续性。 第一章：煤炭的生命周期审视 这一章详细考察了全球煤炭储量、开采成本（包括环境外部成本）以及不同地区（如亚洲的工业化腹地与欧美成熟市场）的煤电结构差异。重点分析了“超超临界”与“先进燃煤技术”在减排潜力上的理论极限。我们没有讨论太阳能光伏的效率提升，而是着重分析了碳捕集、利用与封存（CCUS）技术在经济可行性、长期安全性及规模化部署上面临的工程、法律与社会阻力。本书认为，CCUS并非能源转型的终极救赎，而是在特定工业场景中延缓结构性调整的过渡工具。同时，详细比较了无烟煤、褐煤等不同煤种的燃烧特性与污染物排放差异。 第二章：石油与地缘政治的交织 石油是现代交通和石化工业的血液。本章的重点是分析“后廉价石油时代”的特征。我们探讨了非常规油气（如页岩油、油砂）的开采对地质结构、水资源利用和甲烷泄漏的影响。更重要的是，本书利用历史案例，分析了OPEC+决策机制的演变、战略石油储备（SPR）的政治功能，以及能源供应链中对狭窄海峡（如霍尔木兹海峡）的过度依赖所带来的系统性风险。我们关注的是如何通过能源效率提升和交通电气化（非光伏驱动）来降低需求，而非仅关注替代能源的供给侧变化。 第三章：天然气——“过渡燃料”的悖论 天然气因其相对较低的碳排放强度，被广泛视为衔接煤炭与零碳能源的桥梁。本章对天然气的“过渡性”提出了质疑。深入研究了液化天然气（LNG）贸易的复杂性，包括其对全球物流和定价机制的重塑。重点分析了天然气开采和运输过程中不可避免的甲烷（CH4）泄漏问题——甲烷作为短期强效温室气体的影响力，如何抵消了其在燃烧阶段的减排收益。本书强调，对天然气基础设施的长期锁定投资，可能会阻碍更彻底的能源转型决策。 --- 第二部分：核能的再评估——安全、成本与下一代反应堆技术 在零碳基荷电力的争论中，核能始终占据核心地位。本部分摈弃了对辐射恐慌的渲染，专注于核能的工程经济学、安全管理和未来技术路线。 第四章：传统核能的成本曲线与社会接受度 本章详细对比了第三代核反应堆（如AP1000、EPR）的实际建设周期、超支情况以及其与传统火力发电站的度电成本（LCOE）分析。探讨了核电站选址、公众听证会机制以及退役成本的准确核算问题。我们分析了法国、韩国、中国等主要核电大国的不同发展模式及其对国家能源独立的意义。 第五章：小型模块化反应堆（SMR）的潜力与挑战 SMR被视为解决传统核电高成本和长工期的潜在方案。本章从工程物理角度审视了SMR的固有安全特性，如非能动安全系统。然而，本书也批判性地指出了SMR面临的监管障碍、供应链成熟度不足以及燃料循环（特别是高丰度低浓缩铀，HALEU）的供应瓶颈。这些挑战使得SMR的商业化前景，远比理论模型展示的更为复杂。 第六章：乏燃料管理与核不扩散 核燃料后处理和乏燃料地质处置是核能可持续性的终极难题。本章详述了“再处理”与“一次通过循环”的经济与安全权衡。对地质处置库的选址争议、长期监测技术及潜在的跨代际责任问题进行了深入探讨。此外，还分析了核技术扩散风险与国际原子能机构（IAEA）的监管框架。 --- 第三部分：电网的神经系统——智能化、韧性与跨区域互联 无论电力来源如何，最终都需要一个可靠的传输分配网络。本部分聚焦于支撑现代电网运行的关键基础设施的进化。 第七章：电网的数字化转型与网络安全 现代电力系统正从集中式、单向流向分布式、双向流转变。本章的核心是“电网韧性”（Grid Resilience）。详细分析了智能电表、先进计量基础设施（AMI）的部署如何提升电网的实时感知能力，以及由此带来的网络攻击面扩大问题。我们探讨了工业控制系统（ICS）的安全标准、电磁脉冲（EMP）防御策略，以及如何设计能够抵御极端天气或恶意攻击的自愈合电网架构。 第八章：大规模储能技术：化学电池之外的选择 在讨论电网灵活性时，储能是关键。本书对锂离子电池的资源依赖性、能量密度局限性、以及热失控风险进行了客观评估。重点转向了非化学储能方案的工程潜力，包括： 1. 压缩空气储能（CAES）：地质构造要求与效率衰减分析。 2. 重力储能：模块化、场地适应性及能量回收机制。 3. 飞轮储能：在电能质量调控与短时高功率输出中的不可替代性。 第九章：跨区域输电的经济地理学与政策壁垒 构建超级电网以平衡区域负荷是提高整体效率的途径之一。本章分析了特高压直流输电（HVDC）技术的优势及其在长距离传输中的损耗控制。然而，更具挑战性的是跨省、跨国电网互联所面临的监管碎片化、电价机制不统一、以及电网所有权结构的政治经济学难题。本书强调，技术可行性常常被制度壁垒所阻碍。 --- 结论：能源治理的系统性思维 本书总结认为，全球能源系统正经历一场痛苦的“去中心化”与“再集成”的复杂过程。任何单一技术的突破都无法解决系统的结构性问题。真正的能源安全与可持续性，依赖于对化石燃料的负责任退出、核能的审慎定位、以及电网基础设施的智能化升级三者之间复杂的政策协调与技术集成能力。本书为读者提供了一个清晰的地图，以导航这场宏大而紧迫的能源矩阵重构。

评分☆☆☆☆☆

这本厚厚的书刚拿到手时，我就被它扎实的装帧和那种沉甸甸的“专业感”镇住了。封面设计得非常大气，那种深邃的蓝色调，让人联想到广阔的天空和无垠的能源潜力。我本来是对新兴技术抱有一点点好奇的普通读者，翻开目录才发现，这哪里是科普读物，简直是一部详尽的工程学百科全书。它对材料科学的探讨深入到了纳米级别，我一个外行光是看到那些晶体结构图和能带理论的推导，就已经开始头晕目眩了。作者显然是位深谙此道的专家，他对光伏转换效率的瓶颈分析得入木三分，提出了好几种我闻所未闻的新型复合材料解决方案。遗憾的是，对于我这种只关心“装了之后电费能省多少”的实用主义者来说，前几章的理论深度实在有些“劝退”。我期待的更多是一些面向实际应用和经济效益的案例分析，而不是如此密集的物理化学公式。不过，对于想要深入研究这个领域的研究生或者工程师而言，这本书无疑是一座金矿，它提供的参照数据和实验方法论，绝对是业界顶尖水平的参考资料。整体而言，这本书的学术价值无可置疑，但对普通读者的友好度，可以说是直线下降。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我带着一种近乎“寻宝”的心态买了这本书，期待能找到一些关于家庭分布式能源的“秘籍”或者“快速入门指南”。然而，这本书的叙事节奏非常缓慢，它更像是在为未来的某个宏大项目打地基，而不是直接交付成品。书里用了大量的篇幅去论证为什么我们需要跳出现有的硅基技术框架，转而探索钙钛矿、量子点这些“下一代”技术。这种宏观的战略眼光是值得肯定的，它展现了作者对能源未来的深刻洞察和批判性思维。书中对全球能源政策和市场波动的分析部分，倒是写得非常精彩，充满了对当前能源结构脆弱性的担忧，让我这个只关注技术的读者也开始思考更深层次的社会经济影响。但当我真正想知道如何挑选合适的逆变器、如何进行最优化的系统布局时，这些实操性的内容却被一笔带过，似乎作者认为这些“细节”不值得浪费墨水。这种取舍让我感到有些失落，就好比买了一辆超级跑车的说明书，结果里面一半是空气动力学原理，一半是哲学思辨，唯独油箱盖怎么打开没讲清楚。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版和图表设计是我接触过的技术书籍里最具有艺术性的之一。每一张流程图都像是精心绘制的工程蓝图，线条流畅，逻辑清晰，即便面对极其复杂的半导体器件结构，也能通过巧妙的透视图让你大致把握其工作原理。作者在论述过程中引用的历史文献和专利介绍也做得非常细致，很多早期探索者的努力被重新挖掘出来，读起来有一种穿越时空与先贤对话的奇妙感觉。我特别欣赏它对“失败的尝试”的客观记录，没有一味地歌颂成功，而是坦诚地分析了那些因为成本或稳定性问题而被淘汰的方案，这让整本书的论述显得异常的平衡和可信。不过，语言风格上，它太过依赖于严谨的学术术语，即便是需要进行类比解释的地方，也常常使用一些我无法理解的物理概念来打比方，导致我在阅读一些关键章节时，需要频繁地查阅其他基础教材来辅助理解。这更像是一本为同行准备的“进阶交流手册”，而非面向广大爱好者的普及读物。

评分☆☆☆☆☆

这本书的价值，我认为主要体现在其思想的深度而非操作的简易性上。它迫使我跳出了“太阳能就是装板子”的简单认知，深入思考光电效应背后的量子力学基础，以及在极端环境下材料会如何表现。作者在探讨未来发展方向时，笔锋犀利地指出了当前产业化进程中存在的“卡脖子”技术，特别是对高纯度材料制备过程中的环境影响和成本控制提出了极具挑战性的要求。我印象最深的是其中关于“柔性光伏”在极端气候下耐久性的分析，那部分的论证逻辑严密，数据详实，让人不得不正视现有技术推广的局限性。然而，这本书的结构组织，非常像一篇超长的博士论文，它更倾向于展示研究的广度和深度，而不是提供清晰的阅读路径。对于初次接触这个领域的读者来说，这本书的门槛高得令人望而却步，它需要的不仅是时间，更是一种扎实的数理基础和对前沿科学持续探索的热情。它是一份献给未来学者的地图，而不是给今天旅行者的指南。

评分☆☆☆☆☆

我花了整整一个周末的时间来啃这本书，老实说，收获是巨大的，但精神上的消耗也同样巨大。这本书的特点是“全面”到令人发指的程度，它不仅涵盖了光吸收层的物理机制，还深入到电荷传输层的界面修饰、封装材料的热应力管理，甚至对清洗维护的自动化方案都有所涉及。给我最大的启发是关于大规模储能集成方面的讨论，作者提出了一种结合热能和电能协同优化的新型集成系统概念，这个思路非常新颖，让我开始重新审视现有的能源存储模式。遗憾的是，这种深入到极致的细节描述，使得全书的重点有些过于分散。有时候，我感觉自己像是在走一个极其复杂的迷宫，虽然每一步都有详尽的地图标注，但导航的终点却总是在迷宫的深处，而不是直接的出口。对于想要快速掌握某个特定技术点的读者来说，可能需要花费大量时间在厚厚的章节间进行筛选，缺乏一个清晰的脉络指引。