“中国战略性新兴产业——新材料”丛书是中国材料研究学会组织编写的，被新闻出版广电总局批准为“十二五”国家重点出版物出版规划项目，并获2016年度国家出版基金资助。丛书共16分册，涵盖了新型功能材料、高性能结构材料、高性能纤维复合材料等16种重点发展的材料。本分册为《太阳能新材料》。
太阳能新材料具有优异的热性能和发电性能，对于促进我国太阳能光热和光伏应用的发展具有巨大的促进作用。太阳能新材料种类繁多，本书着重论述了太阳能光热新材料中的透明隔热气凝胶、太阳能选择性吸收涂层和碳纤维材料，太阳能光伏新材料中的太阳能电池材料、光伏组件材料和光伏建材，以及太阳能应用中必不可少的储能材料。同时论述了发展我国太阳能新材料的产业背景、战略意义，以及在国民经济和国防建设重大工程中的地位和作用；提出了发展我国太阳能材料产业的主要任务及应对策略。
本书可供新材料和太阳能研究院所、高等院校、新材料和产业界、政府相关部门、新材料和中介咨询机构等人员参考。

“中国战略性新兴产业——新材料”丛书是中国材料研究学会组织编著的，被新闻出版广电总局批准为“十二五”国家重点出版物出版规划项目。
根据国务院《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，新材料被列为我国战略性新兴产业之一。该丛书定位为：从战略性新兴产业的高度，着重论述该类新材料在国民经济和国防建设重大工程和项目中的地位和作用、技术基础、最新研究成果、应用领域及发展前景。其特点是体现一个“新”字，即在遵守国家有关保密规定的前提下论述当代新材料的最先进的工艺和最重要的性能。它代表当代全球新材料发展主流，对实现可持续发展具有重要的现实意义和深远的指导意义。丛书共16分册，涵盖了新型功能材料、高性能结构材料、高性能纤维复合材料等16种重点发展材料。本分册为《太阳能新材料》。
太阳能新材料产业是在当前快速增长的能源需求、日渐枯竭的自然资源、日益严峻的节能减排压力下发展起来的，并且必将在未来的几十年中继续保持快速的增长趋势。发展太阳能新材料是能源、环境的挑战带来的最佳机遇。
太阳能热利用是太阳能最早的应用方式，也是目前最广泛的应用方式。太阳能热利用的关键部件是太阳能集热器。中国已成为全球最大的太阳能热水器生产和使用国，对于节约能源、减少碳排放都发挥了重要的作用。太阳能热利用最重要的技术突破是太阳能选择性吸收涂层和保温隔热层的使用。选择性吸收涂层是一种对可见光和近红外光高吸收且对红外光区低发射的特种涂层，它为太阳能的现代利用奠定了技术基础；保温隔热材料保障了吸收的热量不会因热传导和对流而散失。
太阳能光伏发电是当前仅次于热利用的太阳能应用方式。在光伏制造领域，中国是全球第一光伏制造大国，2015年多晶硅产量超过165万t，硅片和电池片产量分别超过100亿片和41 GW，组件产量达到43 GW。在光伏应用方面，2015年，中国新增光伏发电装机容量约15 GW，全国光伏发电累计装机容量约43 GW，首次超越德国成为全球第一光伏应用大国。当今，光伏发电材料以晶体硅技术为主，但是各类薄膜太阳能电池材料，例如CIGS、CdTe和钙钛矿等也极具发展潜力。
虽然中国是太阳能利用大国，但在太阳能新材料的研究和开发上，中国与发达国家仍存在着明显的差距。有鉴于此，根据行业最新的发展，结合编者多年的研究，我们编著了本书，希望对从事本领域研究、开发、生产和应用的相关专业人员有所裨益。
本书介绍了各类典型太阳能新材料的发展历史、性能特点、生产工艺、市场现状，并对其发展趋势进行了预测。太阳能新材料种类繁多，本书着重论述了太阳能光热新材料中的透明隔热气凝胶、太阳能选择性吸收涂层和碳纤维材料，太阳能光伏新材料中的太阳能电池材料、光伏组件材料和光伏建材，以及太阳能应用中必不可少的储能材料。同时论述了发展我国太阳能新材料的产业背景、战略意义，以及在国民经济和国防建设重大工程中的地位和作用；提出了发展我国太阳能材料产业的主要任务及应对策略。
本书由姜希猛、崔明现、胡小冬、杨岍编著。其中，崔明现编著第1章、第2章；胡小冬编著第3章的31、321～324、33、34及第4章；杨岍编著第3章325～328。全书由姜希猛统稿。本书在编写过程中参考了大量的文献资料，在此对相关文献资料的作者致以诚挚的谢意。
由于技术发展迅速，加之编者水平所限，因此在内容取舍和文字编排中难免有不妥之处，敬请专家和读者批评指正。
编者
2016年3月

第1章绪论1
1.1太阳辐射及太阳能资源的特点1
1.1.1太阳辐射1
1.1.2太阳能资源特点2
1.2发展太阳能新材料的产业背景及战略意义2
1.2.1快速增长的世界能源需求及节能压力3
1.2.2日益严峻的CO2减排形势4
1.2.3太阳能等新能源的机遇4
1.3太阳能利用技术及新材料6
1.3.1太阳能热利用6
1.3.2太阳能热发电9
1.3.3太阳能光伏发电11
1.3.4日光照明13
1.3.5太阳能制氢13
1.3.6储能应用14
1.4太阳能新材料产业发展现状及前景展望16
1.4.1太阳能产业发展现状及预期16
1.4.2太阳能新材料及其发展方向22
第2章太阳能光热新材料26
2.1概述26
2.2透明隔热材料27
2.2.1新型透明隔热材料——气凝胶27
2.2.2SiO2气凝胶的制备方法31
2.2.3SiO2气凝胶常压干燥法参数对性能的影响38
2.2.4气凝胶用于太阳能集热器41
2.2.5气凝胶的应用领域及市场需求45
2.2.6气凝胶国内外产业现状47
2.2.7发展我国气凝胶材料产业的主要任务及应对策略49
2.3太阳能选择性吸收涂层50
2.3.1太阳能选择性吸收涂层简介50
2.3.2太阳能选择性吸收涂层分类52
2.3.3太阳能选择性吸收涂层制备方法54
2.3.4TiNxOy涂层及其制备工艺57
2.3.5TiNxOy性能改进研究60
2.3.6太阳能选择性吸收涂层的应用现状64
2.3.7现存问题与展望66
2.4碳纤维66
2.4.1空气式太阳能集热器与碳纤维66
2.4.2碳纤维材料空气式太阳能集热器69
2.4.3沥青基碳纤维的制备70
2.4.4碳纤维的市场现状及展望70
参考文献71
第3章光伏材料72
3.1概述72
3.2太阳能电池材料73
3.2.1太阳能电池的发展概况73
3.2.2太阳能电池的工作原理74
3.2.3太阳能电池材料分类75
3.2.4晶体硅太阳能电池材料76
3.2.5硅基薄膜太阳能电池材料109
3.2.6碲化镉薄膜太阳能电池材料119
3.2.7铜铟镓硒薄膜电池材料130
3.2.8染料敏化太阳能电池材料135
3.3太阳能光伏组件材料139
3.3.1太阳能光伏玻璃140
3.3.2EVA142
3.3.3背板材料144
3.3.4黏接剂145
3.3.5涂锡焊带146
3.3.6助焊剂147
3.4光伏建材148
3.4.1概述148
3.4.2常用BIPV光伏组件的类型149
3.4.3光伏组件与建筑结合151
3.4.4BIPV国内外发展趋势158
参考文献160
第4章储能部件及材料162
4.1概述162
4.2储能电池163
4.2.1储能电池容量设计163
4.2.2铅酸蓄电池165
4.2.3镉镍蓄电池169
4.2.4镍氢蓄电池169
4.2.5锂离子蓄电池和磷酸铁锂蓄电池170
4.2.6光伏系统各储能电池性能比较172
4.3超级电容器173
4.3.1超级电容器的容量计算173
4.3.2超级电容器工作原理及特点173
4.3.3超级电容器材料及应用175
4.4混合储能装置176
4.4.1混合储能装置的连接方式176
4.4.2混合储能装置的特点177
4.4.3混合储能装置的研究与应用177
4.5太阳能储能部件的发展方向178
参考文献178

姜希猛，博士，教授，乐山太阳能研究院院长。主要从事太阳能集热技术、太阳电池制造检测技术、BIPV、金属废弃物制氢、燃料电池要素技术等领域研究，获日本2项发明专利、美国2项专利，参与制定和审议建设用太阳能光伏技术13项、国际、国家、行业及地方标准。