Thermodynamics of Solar Energy Conversion pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:

作者:De Vos, Alexis

出品人:

页数:205

译者:

出版时间:2008-3

价格:886.00元

装帧:

isbn号码:9783527408412

丛书系列:

图书标签:

• 太阳能
• 热力学
• 能量转换
• 可再生能源
• 太阳能热利用
• 太阳能发电
• 能源工程
• 环境工程
• 传热学
• 太阳能化学

探索永恒的能量源：一本关于太阳能转换技术的深度解析 本书深入探讨了太阳能转换的科学原理、技术实现及其未来发展。我们着眼于如何高效、可持续地捕捉并利用这颗恒星源源不断释放的巨大能量，从而为人类社会的可持续发展提供强大的动力。 第一部分：太阳能的奥秘与基础 我们将从最根本的层面出发，揭示太阳的能量是如何产生的。从核聚变的微观机制，到恒星的演化历程，再到太阳辐射的频谱特征和能量密度，我们都将进行详尽的介绍。理解太阳的本质，是掌握其能量转换技术的第一步。 核聚变：恒星的动力源泉。 深入剖析质子-质子链反应和碳氮氧循环等关键核反应过程，解释为何太阳能够持续发光发热数十亿年。 太阳辐射：能量的传递方式。 详细阐述电磁波谱，包括紫外线、可见光和红外线等不同波段的特性，以及它们在地球大气层中的吸收、反射和散射现象。 能量密度与空间分布。 分析地球接收到的太阳能总量，以及由于地理位置、季节和昼夜变化带来的能量密度差异，为后续的光伏和光热系统设计提供数据基础。 第二部分：核心转换技术：光伏效应的物理原理 本书的核心内容之一将聚焦于光伏效应，这是将太阳光直接转化为电能的关键技术。我们将层层剥开其背后的物理机制，从半导体材料的电子结构讲起，到PN结的形成，再到光子的激发与电子-空穴对的产生，最后是如何形成电流。 半导体材料的电子理论。 介绍能带理论，解释价带、导带和禁带的概念，以及不同半导体材料（如硅、砷化镓等）的特性差异。 PN结的形成与特性。 详细讲解P型和N型半导体的掺杂过程，PN结的势垒形成，以及在外加电场下的载流子行为。 光生载流子的产生与分离。 深入分析光子能量如何激发半导体中的价电子跃迁到导带，形成电子-空穴对，以及PN结内部电场如何有效分离这些载流子，形成光生电动势。 光伏电池的工作原理与效率极限。 讲解光伏电池的结构，包括电极、减反射层等，并深入探讨肖克利-奎瑟极限等理论上的效率瓶颈，以及如何通过多结电池等技术来突破。 第三部分：光热转换：另一种太阳能利用模式 除了光伏效应，光热转换是另一种重要的太阳能利用方式。本书将详细介绍如何通过集热器吸收太阳辐射的热能，并将其用于供暖、发电或工业过程。 集热器的类型与设计。 介绍平板型集热器、真空管集热器、槽式抛物面集热器、碟式抛物面集热器等不同类型的集热器，分析它们的集热效率、适用场景和设计要点。 传热介质与储热技术。 探讨水、导热油、熔盐等不同传热介质的特性，以及如何通过储热技术（如显热储热、相变储热）来克服太阳能的间歇性。 光热发电技术。 详细介绍聚光太阳能热发电（CSP）的工作原理，包括朗肯循环、布雷顿循环等，以及不同CSP技术路线（如塔式、槽式、碟式）的优缺点。 太阳能热利用在建筑和工业中的应用。 涵盖太阳能热水系统、太阳能采暖系统以及太阳能驱动的工业加热过程。 第四部分：关键组件与系统集成 任何一个有效的太阳能转换系统，都离不开各种关键组件的协同工作。本书将对这些组件进行深入的剖析。 逆变器：直流变交流的关键。 详细介绍不同类型的逆变器（如集中式、组串式、微型逆变器），分析其工作原理、效率和在电网接入中的作用。 跟踪系统：最大化能量捕获。 探讨单轴和双轴太阳能跟踪系统的原理、控制策略和对系统效率的提升作用。 储能系统：应对波动性的挑战。 重点介绍与太阳能发电互补的储能技术，包括电池储能（锂离子电池、铅酸电池等）、抽水蓄能、压缩空气储能等，分析它们的容量、功率特性和经济性。 电网接入与智能控制。 讨论太阳能发电系统并网的标准、技术要求，以及如何通过智能电网技术实现太阳能发电的优化调度和稳定运行。 第五部分：先进技术与未来展望 随着科技的不断进步，太阳能转换技术也在持续创新。本书将对当前的研究热点和未来的发展方向进行前瞻性探讨。 新一代光伏技术。 介绍钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池、量子点太阳能电池等新兴光伏技术，分析它们的性能优势、面临的挑战和发展前景。 太阳能驱动的化学转化。 探讨太阳能分解水制氢、二氧化碳还原制燃料等光化学和光催化技术，以及它们在能源转型中的潜在作用。 集成化与多功能化。 讨论如何将太阳能转换与建筑材料、交通工具等相结合，实现能源的就地生产和高效利用。 经济性与政策驱动。 分析太阳能产业的经济模型、成本下降趋势，以及政策支持在推动太阳能技术普及中的重要作用。 可持续性与环境影响。 探讨太阳能生命周期内的环境足迹，包括材料的生产、回收和废弃物处理，以及如何实现太阳能产业的可持续发展。 通过对以上各个层面的深入剖析，本书旨在为读者提供一个全面、系统、前沿的太阳能转换技术知识体系，帮助理解这一变革性能源技术的过去、现在和未来。无论是能源领域的专业人士、科研人员，还是对绿色能源充满兴趣的普通读者，都能从中获益匪浅。

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这本书在文献引用和前沿性方面做得非常出色，体现了作者对该领域研究脉络的深刻把握。它并非仅仅停留在几十年前建立的经典理论，而是大量引用了近五到十年内发表于顶级期刊的最新研究成果，尤其是在量子点太阳能电池和热光伏（TPV）转换效率瓶颈突破方面的论述，展现出极强的时代感和前瞻性。作者在介绍这些前沿概念时，并没有采用晦涩难懂的术语堆砌，而是通过对比传统技术与新兴技术的优劣势，将复杂的量子效应和半导体物理原理，以一种相对直观的方式展现出来。这使得即便是非该领域核心研究人员，也能大致把握当前技术发展的方向和挑战所在。这种对“当下”与“未来”的关注，使得这本书的价值周期得以延长，它不仅是回顾历史的文献，更是指引未来研究方向的灯塔。

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从阅读体验的“温度”来看，这本书无疑是“冷峻”而“理智”的，它对能量的转化过程进行了近乎残酷的量化分析，毫不留情地揭示了热力学第二定律在现实世界中的无情制约。然而，正是这种彻底的理性，催生出了一种独特的美感——对效率极限的不懈追求。书中对卡诺效率的多次回归和对“不可用能”（Exergy）损耗的深入剖析，强迫读者以一种全新的、更加审慎的态度去审视“浪费”的概念。它教会我的，不仅是如何计算能量的得失，更是如何理解能量在转化链条中的“尊严”和“潜力”。读完后，我的思维模式似乎被重新校准了，看待任何能源转换设备时，都会不自觉地去追问其本质上的热力学损耗在哪里。这种深刻的思维重塑，是任何一本仅仅停留在技术介绍层面的书籍所无法企及的价值所在。

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这本书的实用价值远超我的预期，它不仅是一本理论专著，更像是一本面向实际应用场景的“高级工程师手册”。我特别留意了其中关于集中式太阳能热发电（CSP）系统的章节，作者对斯特林循环、朗肯循环在高温工况下的优化策略进行了详尽的建模和讨论，其中的热力学性能评估指标的推导过程清晰明了，对于设计人员来说极具参考价值。更难能可贵的是，书中穿插了大量的“案例分析”，这些案例并非空中楼阁，而是基于真实世界工程挑战的简化模型，涉及了材料选择对系统整体效率的影响、以及如何在高环境温度下维持系统稳定性的热管理策略。这种将抽象理论迅速落地到具体工程问题上的能力，是很多同类书籍所欠缺的。读完相关章节后，我感觉自己手中仿佛多了一把精确测量和优化现有太阳能系统的尺子和天平。

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我不得不说，这本书的论述逻辑构建堪称教科书级别的典范，它并非简单地堆砌知识点，而是构建了一个层层递进、环环相扣的知识体系。作者从最基础的热力学定律出发，如同搭建地基一般，稳固地引入了太阳辐射的性质和光谱特性，随后巧妙地过渡到能量捕获的宏观原理。最让我震撼的是其对能量转换效率极限的分析部分，作者没有停留在表面公式的套用，而是深入探讨了不同转化机制下的熵增与不可逆损失，这种对理论深度的挖掘，让我对传统课堂教学中被简化处理的概念有了全新的理解。语言风格上，它保持了一种克制而精准的学术腔调，但其内在的叙事节奏却极富张力，总能在关键转折点上抛出引人深思的问题，驱动读者主动去探索答案。这种引导式的学习路径，极大地提升了阅读的参与感，我感觉自己不是在被动接收信息，而是在与作者共同进行一场严谨的科学探究。

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这本书的装帧设计颇具匠心，封面采用了深邃的蓝色调，如同夏日正午的晴空，中间点缀着一抹金色的光晕，隐喻着太阳能的转化过程。内页的纸张质地细腻，触感舒适，即便是长时间阅读也不会感到眼睛疲劳。我特别欣赏作者在排版上的用心，文字与图表的间距拿捏得恰到好处，使得复杂的物理公式和工程图纸在视觉上保持了极佳的可读性。书中的插图绘制得精美且信息量巨大，每一张图表似乎都在无声地讲述一个复杂的技术原理，比如关于光伏电池的能带结构示意图，其清晰度和细节处理令人印象深刻。作者似乎非常注重读者体验，很多关键概念的引入都伴随着详尽的图解说明，这对于初涉此领域或者需要快速回顾基础知识的读者来说，无疑是一大福音。装帧的坚固程度也足以支撑其作为工具书的频繁使用，即便是反复翻阅，书脊依然保持得很好。整体来看，这本书在物理形态上就传递出一种专业、严谨且充满美感的阅读体验，让人在尚未深入内容前，就已经对其内容质量产生了高度的期待。

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