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Physics of Solar Energy

  • Fester Einband
  • 352 Seiten
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Viele Tausende Studentinnen und Studenten teilen zum Abschluss eines jeden Semesters immer wieder das selbe Leid miteinander. Erst... Weiterlesen
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Beschreibung

Viele Tausende Studentinnen und Studenten teilen zum Abschluss eines jeden Semesters immer wieder das selbe Leid miteinander. Erst werden einem viele Prüfungen während der Studienzeit abverlangt und dann kommt am Ende die wichtigste und alles entscheidende Prüfung: die DIPLOMARBEIT.Zu den Vorbereitungen auf den schriftlichen Teil gehören zweifelsohne viele kleine Vorbereitungsschritte, von denen hier nur einige exemplarisch genannt werden sollen, z.B. Suche eines Themas, Suche und Gespräche mit dem/ den Betreuungsdozenten, Literatursuche etc.Wenn diese kleinen und sehr wichtigen Schritte geschafft sind, folgen die anderen Teile, die als Forschung und wissenschaftliches Arbeiten bezeichnet werden.Mit diesen Schritten, nämlich den formalen Ansprüchen an eine Diplomarbeit, möchte ich mich in diesem Text befassen. Die formalen Richtlinien an eine solche wissenschaftliche Arbeit sind vielfältig und von besonders großer Wichtigkeit. Eine Nichteinhaltung dieser Grundregeln, wie z.B. die Zitierregeln oder aber auch der Rechtschreib- und Komma-Regeln können zu einer Abwertung einer sonst inhaltlich vielleicht sehr guten Arbeit führen.Eine klar strukturierte und ausdrucksvolle Arbeit kann durchaus auch die mittelmäßige Bewertung fördern, und dies mal ganz abgesehen von der Veröffentlichung der eigenen Arbeit als Buch , in Fachzeitschriften oder sogar im Internet. Auch in diesem Fall zeugt eine gut gestaltete Arbeit von Fachkompetenz und Interesse an der eigenen (Forschungs-)Arbeit. Ferner macht es dem Leser einer solchen Arbeit Spaß, diese zu Lesen, wenn sie klar strukturiert ist und alle Formalien, wie z.B. Zitierregeln, eingehalten werden. Dies beweist dem Leser die Fähigkeit des Autors logisch zu denken.Also, dies sollte klar sein, kann ein sehr guter Rahmen einer Arbeit nicht eine unvollständige Vorbereitung und mangelhafte Inhalte kaschieren, doch kann er einem guten Inhalt zu weiterer Klasse und Schönheit verhelfen.Durch das Einhalten einiger ganz einfacher und verständlicher Regeln kann man der oft wochenlangen theoretischen, wissenschaftlichen Arbeit zu weiterem Glanz verhelfen und sich somit um Klassen aufwerten.Nun möchte ich diese Regeln im Folgenden vorstellen und an Beispielen vertiefen.Zur besseren Übersicht und Chronologie beginne ich mit der Struktur der Arbeit, z.B. Schreibtechnik, Papierwahl und Verzeichnisse, und werde dann später auf das Ende der Diplomarbeit weiter eingehen....

Autorentext
C. JULIAN CHEN is an Adjunct Professor and Senior Research Scientist in the Department of Applied Physics and Applied Mathematics at Columbia University. His research interests include scanning tunneling microscopy, mathematical models of the human voice, and utilization of solar energy. Before going into academia, he spent fifteen years in IBM's Thomas J. Watson Research Center, where he authored Introduction to Scanning Tunneling Microscopy and invented a widely used algorithm for Chinese language speech recognition.

Klappentext
The definitive guide to the science of solar energy You hold in your hands the first, and only, truly comprehensive guide to the most abundant and most promising source of alternative energy--solar power. In recent years, all major countries in the world have been calling for an energy revolution. The renewable energy industry will drive a vigorous expansion of the global economy and create more "green" jobs. The use of fossil fuels to power our way of living is moving toward an inevitable end, with sources of coal, petroleum, and natural gas being fiercely depleted. Solar energy offers a ubiquitous, inexhaustible, clean, and highly efficient way of meeting the energy needs of the twenty-first century. This book is designed to give the reader a solid footing in the general and basic physics of solar energy, which will be the basis of research and development in new solar engineering technologies in the years to come. As solar technologies like solar cells, solar thermal power generators, solar water heaters, solar photochemistry applications, and solar space heating-cooling systems become more and more prominent, it has become essential that the next generation of energy experts--both in academia and industry--have a one-stop resource for learning the basics behind the science, applications, and technologies afforded by solar energy. This book fills that need by laying the groundwork for the projected rapid expansion of future solar projects.

Zusammenfassung
This book covers the fundamental physics of the most abundant energy resource available to human society--solar energy. Similar to other technologies, the first step to achieving success is to have a firm understanding of the basic science of solar energy and its use. The subject matter of this text is designed to give the reader this solid footing, which will be the basis of research and the development of new solar engineering technologies. Homework problems and exercises to reinforce the contents along with a solutions manual for instructors.

Inhalt
Preface xv List of Figures xix List of Tables xxv Chapter 1: Introduction 1 1.1 Solar Energy 1 1.2 Go beyond Petroleum 5 1.3 Other Renewable Energy Resources 8 1.4 Solar Photovoltaics Primer 22 1.5 Above Physics 26 Problems 40 Chapter 2: Nature of Solar Radiation 41 2.1 Light as Electromagnetic Waves 41 2.2 Optics of Thin Films 47 2.3 Blackbody Radiation 52 2.4 Photoelectric Effect and Concept of Photons 58 2.5 Einstein's Derivation of Blackbody Formula 63 Problems 65 Chapter 3: Origin of Solar Energy 67 3.1 Basic Parameters of the Sun 68 3.2 Kelvin-Helmholtz Time Scale 70 3.3 Energy Source of the Sun 72 Problems 74 Chapter 4: Tracking Sunlight 77 4.1 Rotation of Earth: Latitude and Longitude 77 4.2 Celestial Sphere 78 4.3 Treatment in Solar Time 84 4.4 Treatment in Standard Time 95 Problems 103 Chapter 5: Interaction of Sunlight with Earth 105 5.1 Interaction of Radiation with Matter 105 5.2 Interaction of Sunlight with Atmosphere 108 5.3 Penetration of Solar Energy into Earth 114 Problems 117 Chapter 6: Thermodynamics of Solar Energy 119 6.1 Definitions 119 6.2 First Law of Thermodynamics 121 6.3 Second Law of Thermodynamics 123 6.4 Thermodynamic Functions 127 6.5 Ideal Gas 130 6.6 Ground Source Heat Pump and Air Conditioning 133 Problems 142 Chapter 7: Quantum Transitions 143 7.1 Basic Concepts of Quantum Mechanics 143 7.2 Many-Electron Systems 150 7.3 The Golden Rule 154 7.4 Interactions with Photons 159 Problems 160 Chapter 8: pn-Junctions 161 8.1 Semiconductors 161 8.2 Formation of a pn-Junction 166 8.3 Analysis of pn-Junctions 170 Problems 176 Chapter 9: Semiconductor Solar Cells 177 9.1 Basic Concepts 177 9.2 The Shockley-Queisser Limit 183 9.3 Nonradiative Recombination Processes 191 9.4 Antireflection Coatings 194 9.5 Crystalline Silicon Solar Cells 200 9.6 Thin-Film Solar Cells 204 9.7 Tandem Solar Cells 207 Problems 209 Chapter 10: Solar Electrochemistry 211 10.1 Physics of Photosynthesis 211 10.2 Artificial Photosynthesis 219 10.3 Genetically Engineered Algae 219 10.4 Dye-Sensitized Solar Cells 219 10.5 Bilayer Organic Solar Cells 222 Problems 224 Chapter 11: Solar Thermal Energy 225 11.1 Early Solar Thermal Applications 225 11.2 Solar Heat Collectors 228 11.3 Solar Water Heaters 240 11.4 Solar Thermal Power Systems 242 Problems 250 Chapter 12: Energy Storage 253 12.1 Sensible Heat Energy Storage 253 12.2 Phase Transition Thermal Storage 257 12.3 Rechargeable Batteries 262 12.4 Solar Energy and Electric Vehicles 269 Problems 272 Chapter 13: Building with Sunshine 273 13.1 Early Solar Architecture 274 13.2 Building Materials 275 13.3 Example of Holistic Design 280 13.4 Land Usage of Solar Communities 283 Problems 286 Appendix A: Energy Unit Conversion 287 Appendix B: Spherical Trigonometry 289 B.1 Spherical Triangle 289 B.2 Cosine Formula 290 B.3 Sine Formula 291 B.4 Formula C 292 Problems 294 Appendix C: Quantum Mechanics Primer 295 C.1 Harmonic Oscillator 295 C.2 Angular Momentum 297 C.3 Hydrogen Atom 300 Appendix D: Statistics of Particles 303 D.1 Maxwell-Boltzmann Statistics 304 D.2 Fermi-Dirac Statistics 306 Appendix E: AM1.5 Reference Solar Spectrum 307 List of Symbols 313 Bibliography 315 Index 321

Produktinformationen

Titel: Physics of Solar Energy
Autor:
EAN: 9780470647806
ISBN: 978-0-470-64780-6
Format: Fester Einband
Herausgeber: Wiley
Genre: Maschinenbau
Anzahl Seiten: 352
Gewicht: 793g
Größe: H236mm x B195mm x T24mm
Jahr: 2011

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