本书为“十四五”职业教育国家规划教材 ，“十五五”高等职业教育能源类专业新形态系列教材之一，书中内容紧扣国家“双碳” 发展战略部署，立足光伏产业行业发展实际需求。
全书采用八段式项目化架构，以四类典型光伏产品为教学载体，涵盖光伏灯的设计与制作、光伏充电器的设计与制作、光伏小车的设计与制作、光伏逆变器的设计与制作。教材延续德技并修育人理念，将绿色低碳、自主创新、敢闯敢创、科技报国四大思政主线，以及职业素养、行业规范要求贯穿教学全程，深度落实岗课赛证融通与理实一体化教学。
本教材配套工程源码、设计图纸、习题解析、微课视频等数字化教学资源，读者可扫描书中二维码随时调取学习资源，属于融媒体新形态一体化教材。
本书适合作为高等职业院校光伏工程技术专业的教材，也可供中职新能源相关专业师生及行业从业者参考。

本书第一版为湖南省精品在线开放课程“趣味光伏之旅——光伏产品设计与制作”配套建设教材，同时也是湖南省职业教育教学改革研究课题“基于典型产品的高职电子开发类课程活页式教材开发”的核心成果，2023 年成功入选 “十四五” 职业教育国家规划教材。教材编写初期，编写团队锚定“小功率光伏应用产品”特色建设方向，探索构建贯穿全书的嵌入式思政育人模式。依托“产品背后的故事”情境导入、7S （整理、整顿、清扫、清洁、素养、安全、节约）现场管理职业规范实操、“创客舞台”创新实践等多元教学载体，将职业认同感、工匠精神与技能报国理念深度融入各个教学环节，逐步形成“模块化组织、学材化呈现、思政化浸润”的独有编写特色。本书第一版出版后被全国诸多高职院校选用，收获了院校师生与光伏行业的高度认可。
随着国家“双碳”战略稳步纵深推进，我国光伏产业迎来发展格局的深刻转变，产业布局逐步由集中式大型地面电站，转向分布式、小型化、消费品级终端应用产品。截至 2025 年，国内分布式光伏新增装机占全部光伏新增装机的比重接近半数，阳台光伏、便携式储能、户外电源等民用产品市场迎来爆发式增长。光伏行业急需大批通晓电路原理、擅长元器件选型、熟练掌握焊接装配、具备设备调试与故障排查能力的复合型技术技能人才。
编写团队依托全程参与中等职业学校《光伏工程技术与应用》国家标准编制积累的实践经验，广泛吸纳惟远能源技术股份有限公司一线工程师、全国各高职院校专业课任课教师的教学改进建议，严格对标《高等职业学校光伏工程技术专业教学标准》，启动本书全方位修订工作。本次修订特邀胡新宁（中国建筑节能协会新能源岗位职业标准编写专家、原湖南兴业太阳能副总经理）作为第一副主编，从产业端指导产品选型、工艺优化与岗位能力标准制定全程参与，以确保教材内容贴合岗位规范、紧跟产业前沿。
本次修订以“对接产业岗位、匹配能力成长、深化课材协同”为原则，在保留第一版核心优势的基础上，融入现行国家标准、新一代光伏技术与行业主流工艺，围绕思政育人升级、数智学材打造、项目体系重构三大方向系统完善。具体如下：
一、思政建设分层递进，德技并修协同育人
第二版教材延续第一版“思政与技能同向同行”的核心理念，确立绿色低碳、自主创新、敢闯敢创、科技报国四条思政建设主线，依托四大项目，构建“认知启蒙→技术自信→创新实践→家国情怀”分层递进的完整思政育人链条。光伏灯项目侧重绿色能源认知启蒙，落地绿色低碳主线，以中国光伏组件发展历程为课程导入，引导学生树立低碳环保理念与光伏行业职业认同；光伏充电器项目结合国产元器件与双面PCB精工实操，落地自主创新主线，围绕中国电源芯片发展历程开展导学，培育科技自立自强的技术自信与精益求精的工匠精神；光伏小车项目依托多模块集成设计，在严守7S规范安全准则的基础上落地敢闯敢创主线，以中国太阳能汽车发展历程为载体，锤炼科技创新、敢想敢为的实践素养；光伏逆变器项目立足电力电子核心技术，紧扣科技报国主线，依托中国光伏逆变器发展历程，厚植光伏强国、产业报国的家国情怀。
本版优化升级第一版“产品背后的故事”栏目，光伏组件、太阳能小车部分融合了前沿新技术内容，电源芯片、光伏逆变器为本次修订全新补充的产业发展史素材；强化7S职业规范在所有实操环节的刚性要求；全面升级“创客舞台”板块，引入市面主流民用光伏产品案例。 
从项目导入、设计制作到产品交付验收，将安全生产、标准规范、精益求精的职业素养融入每个任务，实现价值塑造、知识传授与技能培养的深度融合。
二、学材体系数智融合，纸书云端三位一体
紧跟职业教育数字化改革要求，本版将传统“教材”全面升级为可学、可练、可互动的“学材”，构建“纸质教材+云端资源+项目实操”一体化的新形态体系。全书配套工程源码、设计图纸、习题解析、微课视频等数字资源，重难点处附设二维码，学生扫码即可随时观看示范操作、调取学习资料，打破课堂学习局限，实现数字化导学与线下产品实操的深度联动。全套数字资源同步上架学银在线教学平台，支撑课前预习、课中导学、课后拓展的混合式教学模式，有效降低教师备课与学生自学难度。同时建立资源动态更新机制，紧跟行业技术迭代持续优化内容，确保教材的时效性与实用性。
本版在四大项目的结构与外观设计环节融入人工智能辅助设计理念，引导学生借助通用人工智能工具开展创意启发与造型参考，强调人工校核与实物制作，培养学生数字化创新设计能力。
三、校企双元八段贯通，岗课赛证四位一体
本版打破第一版七段式流程局限，联合企业工程师优化形成“项目导入—项目描述—项目准备—项目设计—项目制作—项目交付—项目评估—创客舞台”八段式标准化教学框架，高度贴合行业通用小型光伏产品开发工作流程，形成“基础硬件装配—集成系统调试—电力电子核心应用”的渐进式技能培养路径。单片机智能控制相关内容融入拓展创新模块，适配分层育人需求。
优化项目设置与内容：取消实用性偏弱的简易光伏指示装置，替换为贴合民用市场的光伏充电器，新增光伏逆变器核心项目，构建由易到难的四大阶梯项目体系；全书电气图形符号执行现行国家标准，光伏组件版型设计由传统PERC电池升级为新一代TOPCon高效电池技术方案，PCB设计采用行业主流软件，补充外协加工、贴片绘制等企业实用工艺；创新岗位化习题体系，以“光伏产品助理工程师”职场角色贯穿全书，摒弃传统枯燥刷题模式，设置选一选、算一算等多元化题型。理论计算与推导采用分步列式呈现，步骤完整规范；部分习题配套二维码解析与实操视频，兼顾理论夯实与实操巩固，习题全面内嵌项目各环节，衔接课程过程考核，凸显新形态学材互动优势。
教材内容全面对标岗课赛证要求：贴合企业产品设计、装配、调试、交付等真实岗位任务；PCB设计等内容融入全国先进成图技术大赛赛项规范；将低压电工证、光伏组件制造工等职业技能等级证书考核要点融入教学全过程，实现“岗课赛证”四位一体融合育人。
本书由湖南理工职业技术学院教师联合惟远能源技术股份有限公司工程技术人员共同编写。由刘阳京、刘偲艳、葛庆任主编，胡新宁、周唯、汤秋芳、陈雄春、钟永任副主编，曾小波参与编写，全书由湖南科技大学席在芳主审。其中，葛庆负责全书顶层教学设计、教学定位把控、课程标准对标及思政体系架构审核；刘阳京、刘偲艳全面统筹本次全书修订工作，负责修订方案策划、八段式教学框架重构、全文修改与终稿统稿定稿。本书第一版部分教学视频由汤秋芳拍摄录制，本次修订全新开发的实操教学视频及二维码解析等新形态数字资源，由刘阳京、刘偲艳联合策划、拍摄、打磨完善。具体分工如下：项目1、项目3由刘阳京编写；项目2由周唯、汤秋芳起草初稿，最终由主编团队修订定型；项目4由刘偲艳编写。陈雄春依托企业工程实践经验，负责全书工艺参数校核与工业化实操内容优化；钟永结合校内工程教研经验，梳理优化各项目配套习题与考评体系内容；曾小波负责全书拓展学习内容的补充编撰、电子电路分析验证；胡新宁全程把控全书产业导向、产品选型与工艺规范，审定岗位能力标准。
值本书修订再版之时，谨向广大读者致以诚挚谢意，感谢大家长久以来的支持与厚爱。由衷感谢湖南理工职业技术学院徐思磊、曾礼丽、郭清华诸位教师给予的悉心指导与帮助；书中吸纳了李为、张正浩、宋武等同学的优秀创作成果；同时诚挚感谢惟远能源技术股份有限公司、中国铁道出版社有限公司为本书修订出版提供的全方位鼎力支持。
本书在编写期间，编者参阅了大量学术专著、期刊文献及光伏行业技术资料，在此向所有文献原作者致以深切谢意。受编者学识水平与编写周期所限，书中难免存在疏漏与不妥之处，恳请广大读者多多批评指正。

编者2026年6月

项目1　光伏灯的设计与制作　1
项目导入：产品背后的故事——中国光伏组件的发展历程　2
项目描述　4
一、项目要求　5
二、项目实施流程　5
项目准备　6
一、光伏产品的认知　6
二、基础元器件的识别及检测　8
三、模块电路设计——三极管开关电路设计　32
四、印制电路板（PCB）基础知识　36
项目设计　40
一、产品电路设计　40
二、光伏组件版型设计　62
三、产品结构与外观设计　69
项目制作　70
一、滴胶封装光伏组件制作　70
二、光伏灯单面PCB的制作　84
三、光伏灯单面PCBA的制作　87
四、光伏灯结构与外观制作　89
五、光伏灯产品总装与调试　90
项目交付　93
项目评估　96
创客舞台:光伏照明的那些创意　98

项目2　光伏充电器的设计与制作　99
项目导入：产品背后的故事——中国电源芯片的发展历程　99
项目描述　102
一、项目要求　102
二、项目实施流程　103
项目准备　104
一、DC-DC转换芯片的识别及检测　104
二、电容的识别及检测　107
三、电感的识别及检测　110
四、USB Type-A母座的识别及检测　113
项目设计　117
一、产品电路设计　117
二、光伏组件版型设计　134
三、产品结构与外观设计　134
项目制作　136
一、6 V/15 W光伏组件制备与核验　137
二、光伏充电器双面PCB的获取　137
三、光伏充电器PCBA的制作　138
四、光伏充电器结构与外观制作　141
五、光伏充电器产品总装与调试　142
项目交付　144
项目评估　145
创客舞台:光伏充电器的那些创意　148

项目3　光伏小车的设计与制作　149
项目导入：产品背后的故事——中国太阳能汽车的发展历程　149
项目描述　151
一、项目要求　152
二、项目实施流程　152
项目准备　153
一、基础元器件的识别及检测　153
二、模块电路设计——电压比较电路设计　167
项目设计　170
一、产品电路设计　170
二、光伏组件版型设计　198
三、产品结构与外观设计　199
项目制作　200
一、5.5 V/1.3 W光伏组件制备与核验　201
二、光伏小车双面PCB的获取　201
三、光伏小车PCBA的制作　202
四、光伏小车结构与外观制作　205
五、光伏小车产品总装与调试　207
项目交付　210
项目评估　211
创客舞台:那些不一样的小车　214

项目4　光伏逆变器的设计与制作　215
项目导入：产品背后的故事——中国光伏逆变器的发展历程　215
项目描述　218
一、项目要求　218
二、项目实施流程　218
项目准备　219
一、基础元器件的识别及检测　219
二、模块电路设计　226
项目设计　235
一、产品电路设计　236
二、产品结构与外观设计　254
项目制作　255
一、光伏逆变器双面PCB的获取　255
二、光伏逆变器PCBA的制作　256
三、光伏逆变器结构与外观制作　259
四、光伏逆变器产品总装与调试 　260
项目交付　262
项目评估　263
创客舞台:那些不一样的光伏逆变器　266
附录A图形符号对照表　267

刘阳京，副教授、光伏发电技术高级工程师、湖南省青年骨干教师、双师型教师，《光伏产品设计与制作》第一主编，“十四五” 职业教育国家规划教材核心负责人，省级精品在线开放课程《趣味光伏之旅 —— 光伏产品设计与制作》主持人。长期深耕光伏产品设计开发、新能源实操教学、职业教育课程改革与工程技术应用，专注小功率光伏终端产品研发、项目化实训教学、数智化学材建设与岗课赛证融合育人，兼具扎实教研功底、一线实操能力与产业技术服务经验。
教学成果突出，深耕《光伏产品设计与制作》课程教学改革，斩获全国高校电气类专业青年教师实践教学设计创新大赛全国一等奖、全国职业院校微课大赛三等奖及多项省级教学竞赛荣誉，精通光伏产品器件选型、焊接装配、系统调试与故障排故全流程实操及职业技能考评标准。科研与教材建设成果丰硕，拥有 5 项实用新型专利，主持本门省级精品在线课程、多项省级职教教改与科研课题，参与中职《光伏工程技术与应用》国家专业教学标准研制，发表多篇光伏技术与职教改革学术论文。具备光伏电站现场验收、民用光伏产品研发实战经验，长期开展新能源企业技术培训与科普推广，曾为赞比亚、马里能源局官员开展光伏技术涉外专项培训。作为本书第一主编，全程主导教材修订整体方案、八段式项目教学框架重构、光伏灯、光伏充电器、光伏小车、光伏逆变器四大阶梯实训项目体系升级及全书统稿终审，是本教材思政育人体系、前沿技术内容、数字化学材建设的核心统筹主创者。

本书为“十四五” 职业教育国家规划教材，在第一版成熟教学体系基础上，结合光伏产业技术转型、国家专业教学标准及企业岗位最新需求全面修订升级。本次修订依托编者参与国家专业标准研制成果，联合行业标准专家、企业高级工程师与一线骨干教师校企双元共建，内容权威规范、紧跟产业前沿、贴合岗位实际。全书以光伏灯、光伏充电器、光伏小车、光伏逆变器四大阶梯化项目为核心，构建由浅入深、循序渐进的光伏产品设计、制作与调试教学体系，聚焦电路应用、器件选型、焊接装配、调试排故等核心职业能力培养。
1.思政分层递进，德技并修深度育人 
延续 “思政与技能同向同行” 核心育人理念，搭建绿色低碳、自主创新、敢闯敢创、科技报国四条思政主线，依托四大项目构建 “认知启蒙→技术自信→创新实践→家国情怀” 分层递进育人链条。新版全面升级 “产品背后的故事” 栏目，新增国产电源芯片、光伏逆变器等前沿产业发展素材，将 7S 职业规范、安全生产准则、精益求精的工匠精神贯穿项目实操、产品验收全流程，实现知识传授、技能训练与价值塑造深度融合。
2.纸数智融赋能，数智学材全新升级 
紧扣职业教育数字化改革趋势，打造“纸质教材 + 云端资源 + 项目实操”三位一体新形态学材。全书配套全新迭代的微课实操视频、项目设计图纸、工程源码、习题解析等数字资源，重难点嵌入二维码，支持扫码即时学习。全套资源同步上架学银在线平台，支撑课前预习、课中导学、课后拓展的混合式教学模式，建立动态更新机制，持续跟进产业技术迭代。
3.校企双元重构，标准流程对接岗位 
新版打破传统教学模式局限，校企联合优化形成八段式标准化项目教学框架，高度贴合企业小型光伏产品真实开发工作流程。全面更新产业前沿技术内容，升级新一代 TOPCon 高效光伏电池技术方案，融入行业主流PCB设计、贴片绘制、外协加工等企业实用工艺，全书电气符号、技术规范全部执行最新国家标准，教学内容高度贴合企业生产工艺与岗位标准。
4.岗课赛证贯通，育人体系精准适配  
深度落实岗课赛证四位一体融合育人，教学内容精准对标企业产品设计、装配、调试、交付真实岗位任务，融入职业技能竞赛规范与职业技能等级证书考核要点。创新岗位化习题体系，以光伏产品助理工程师职场视角设置多元化题型，理论推导规范完整、实操训练层层递进，全方位适配高职分层教学、技能提升与岗位就业的人才培养需求。