目錄
1章 太陽(yáng)能電池概論 1
1.1 章節(jié)重點(diǎn)與學(xué)習(xí)目標(biāo) 2
1.2 能源現(xiàn)狀 2
1.2.1 全球變暖 3
1.2.2 能源危機(jī) 4
1.3 可再生能源 4
1.3.1 發(fā)展可再生能源的必要性 4
1.3.2 可再生能源的種類 5
1.3.3 發(fā)展可再生能源的策略 7
1.3.4 發(fā)展太陽(yáng)能電池的必要性 8
1.4 太陽(yáng)光的使用 10
1.4.1 太陽(yáng)光譜 10
1.4.2 太陽(yáng)輻射與吸收 10
1.4.3 太陽(yáng)光的光電轉(zhuǎn)換 12
1.5 太陽(yáng)能電池的種類 12
1.6 太陽(yáng)能電池的發(fā)展 19
1.7 世界主要國(guó)家和地區(qū)對(duì)太陽(yáng)能電池的補(bǔ)助政策 22
1.8 關(guān)于太陽(yáng)能電池的知識(shí) 23
1.9 結(jié)語(yǔ) 24
2章 太陽(yáng)能電池的半導(dǎo)體物理基礎(chǔ) 29
2.1 章節(jié)重點(diǎn)與學(xué)習(xí)目標(biāo) 30
2.2 半導(dǎo)體材料分類 31
2.2.1 元素半導(dǎo)體 32
2.2.2 化合物半導(dǎo)體 33
2.2.3 有機(jī)半導(dǎo)體 35
2.2.4 非晶態(tài)半導(dǎo)體 35
2.3 晶體結(jié)構(gòu)與能帶結(jié)構(gòu) 36
2.3.1 晶體結(jié)構(gòu) 36
2.3.2 能帶結(jié)構(gòu) 41
2.4 電子傳輸性質(zhì) 46
2.5 本征半導(dǎo)體及非本征半導(dǎo)體 48
2.6 半導(dǎo)體中的電性行為 51
2.7 半導(dǎo)體的結(jié) 54
2.7.1 PN結(jié) 54
2.7.2 肖特基結(jié) 58
2.7.3 異質(zhì)結(jié) 59
2.8 半導(dǎo)體中的復(fù)合過(guò)程 60
2.9 半導(dǎo)體的光電性質(zhì) 62
2.10 結(jié)語(yǔ) 64
3章 太陽(yáng)能電池的基本原理、損失與測(cè)定 69
3.1 章節(jié)重點(diǎn)與學(xué)習(xí)目標(biāo) 70
3.2 太陽(yáng)能電池的基本原理 70
3.2.1 太陽(yáng)光譜的基本特性 70
3.2.2 太陽(yáng)能電池產(chǎn)生電力的基本原理 72
3.2.3 太陽(yáng)能電池的暗特性 73
3.2.4 太陽(yáng)能電池的光特性 75
3.3 太陽(yáng)能電池的效率損失 77
3.3.1 太陽(yáng)能電池效率的損失原因 77
3.3.2 減少太陽(yáng)能電池效率損矢的方法 79
3.3.3 量子效率 80
3.4 太陽(yáng)能電池的電性參數(shù) 81
3.4.1 短路電流 81
3.4.2 開(kāi)路電壓 82
3.4.3 填充因子與轉(zhuǎn)換效率 83
3.5 太陽(yáng)能電池的等效電路 84
3.5.1 理想太陽(yáng)能電池的等效電路 84
3.5.2 考慮到串聯(lián)電阻及并聯(lián)電阻的等效電路 85
3.5.3 串聯(lián)電阻(Rs)對(duì)電性的影響 87
3.5.4 并聯(lián)電阻(Rsh)對(duì)電性的影響 88
3.5.5 照度對(duì)電性的影響 90
3.5.6 溫度對(duì)電性的影響 90
3.5.7 串聯(lián)電阻(Rs)與并聯(lián)電阻(Rsh)的計(jì)算 91
3.6太陽(yáng)能電池的測(cè)定環(huán)境 93
3.6.1 太陽(yáng)光模擬器 93
3.6.2 溫度測(cè)定 95
3.6.3 組件測(cè)定 96
3.7結(jié)語(yǔ) 97
4章 結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池器件與制造 101
4.1 章節(jié)重點(diǎn)與學(xué)習(xí)目標(biāo) 102
4.2 多晶硅原料的制造技術(shù) 103
4.2.1 三氯硅烷的制造與提純 106
4.2.2 硅烷熱分解法 108
4.2.3 四氯化硅還原法 111
4.3 單品硅片制造技術(shù) 111
4.3.1 單晶生長(zhǎng)的關(guān)鍵設(shè)備及制備 111
4.3.2 柴式生長(zhǎng)法 112
4.3.3 浮區(qū)生長(zhǎng)法 115
4.3 4 單晶硅晶圓的加工成型 116
4.3.5 單晶硅中的雜質(zhì) 118
4.4 多晶硅片制造技術(shù) 121
4.4.1 多晶硅材料 122
4.4.2 多晶硅片加工成型 125
4.4.3 多晶硅片 126
4.4.4 多晶硅中的雜質(zhì) l28
4.5 結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池的種類與結(jié)構(gòu) 1 29
4.5.1 結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池的種類 130
4.5.2 結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu) 132
4.6 結(jié)晶硅太陽(yáng)能電池制造技術(shù) l37
4.6.1 前段器件制備 1 37
4.6.2 后段封裝與模塊 144
4.7 前瞻性制造技術(shù) 147
4.7.1 高效率單晶硅太陽(yáng)能電池 148
4.7.2 具有本征薄膜的異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池 150
4.7.3 球狀硅基太陽(yáng)能電池 153
4.7.4 六邊形晶圓封裝模塊 156
4.8結(jié)語(yǔ) 157
5章 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池 163
5.1 章節(jié)重點(diǎn)與學(xué)習(xí)目標(biāo) 164
5.2 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展背景 l64
5.3 非晶硅材料的結(jié)構(gòu)與特性 166
5.4 非晶硅材料的光致衰退與改善方法 l70
5.5 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu) 1 72
5.6 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池制備 176
5.6.1 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的模塊化 l76
5.6.2 透明導(dǎo)電膜技術(shù) 177
5.6.3 非晶硅薄膜制備技術(shù) 181
5.6 1 激光切割技術(shù) 183
5.7 非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的封裝技術(shù) 188
5.8 研發(fā)趨勢(shì) 190
5.9 結(jié)語(yǔ) 192
6章 前瞻硅基薄膜太陽(yáng)能電池 197
6.1 章節(jié)重點(diǎn)與學(xué)習(xí)目標(biāo) 198
6.2結(jié)晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的發(fā)展背景 198
6.2.1 結(jié)晶硅薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)——單結(jié)太陽(yáng)能電池 198
6.2.2 次世代硅薄膜太陽(yáng)能電池技術(shù)——疊層太陽(yáng)能電池 l99
6.2.3 疊層太陽(yáng)能電池的原理 201
6.3 結(jié)晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的種類 202
6.3.1 a-Si／μc—Si疊層太陽(yáng)能電池 202
6.3.2 a-Si／SiGe疊層太陽(yáng)能電池 204
6.3.3 a-Si／poly-Si疊層太陽(yáng)能電池 205
6.4 結(jié)晶硅薄膜太陽(yáng)能電池的制備技術(shù) 206
6.4.1 a-Si／yc-Si型太陽(yáng)能電池的技術(shù)發(fā)展 206
6.4.2 a-Si／SiGe型太陽(yáng)能電池的制備技術(shù) 208
6 1.3 a-Si／poly-Si疊層太陽(yáng)能電池的制備技術(shù) 209
6.5 微晶硅薄膜的制備技術(shù) 210
6.6 多晶硅薄膜的制備技術(shù) 213
6.6.1 直接沉積法 214
6.6.2 再結(jié)晶法 215
6.7 大面積硅基薄膜鍍膜技術(shù) 221
6.8 硅基薄膜太陽(yáng)能電弛的發(fā)展趨勢(shì) 225
6.9 結(jié)語(yǔ) 227
7章 染料敏化太陽(yáng)能電池 233
7.1 章節(jié)重點(diǎn)與學(xué)習(xí)目標(biāo) 234
7.2 染料敏化太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷史 234
7.3 染料敏化太陽(yáng)能電池的基本組成 236
7.3.1 透明導(dǎo)電極 236
7.3.2 工作電極 237
7.3.3 光敏化劑 239
7.3.4 電解質(zhì) 240
7.3.5 反電極 241
7.4 染料敏化太陽(yáng)能電池的工作原理與制備 241
7.4.1 電流產(chǎn)生原理 241
7.4.2 傳輸損失機(jī)制 244
7.4.3 電池制備的基本方法 246
7.5 染料敏化太陽(yáng)能電池的研究重點(diǎn) 248
7.5.1 透明導(dǎo)電膜的研究 249
7.5.2 工作電極的研究 250
7.5.3 染料的研究 253
7.5.4 電解質(zhì)的研究 256
7.5.5 其他的研究重點(diǎn)與趨勢(shì) 261
7.6 染料敏化太陽(yáng)能電池的專利探討 265
7.7 國(guó)際研發(fā)現(xiàn)狀 267
7.8 結(jié)語(yǔ) 269
8章 化合物太陽(yáng)能電池 279
8.1 章節(jié)重點(diǎn)與學(xué)習(xí)目標(biāo) 280
8.2 化合物半導(dǎo)體 281
8.3 碲化鎘基太陽(yáng)能電池 282
8.3.1 硫化鎘／碲化鎘太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷史 282
8.3.2 硫化鎘／碲化鎘的材料特性 283
8.3.3 硫化鎘／碲化鎘太陽(yáng)能電池的結(jié)構(gòu) 283
8.3.4 硫化鎘／碲化鎘薄膜層的制備 285
8.3.5 硫化鎘／碲化鎘太陽(yáng)能電沲的模塊 286
8.3.6 CdTe基薄膜太陽(yáng)能電池的未來(lái)課題 287
8.4 銅銦硒基太陽(yáng)能電池 288
8.4.1 發(fā)展歷史 288
8.4.2 銅銦硒太陽(yáng)能電池 289
8.4.3 銅銦鎵硒太陽(yáng)能電池 293
8.4.4 銅銦硒基薄膜型太陽(yáng)能電池的模塊化制備 294
8.4.5 銅銦硒基薄膜型太陽(yáng)能電池的未來(lái)課題 296
8.5 Ⅲ-V族太陽(yáng)能電池 296
8.5.1 Ⅲ-V族太陽(yáng)能電池的基本概念 296
8.5.2 砷化鎵型太陽(yáng)能電池 300
8.5.3 磷化銦型太陽(yáng)能電池 302
8.5.4 氮化鎵型太陽(yáng)能電池 303
8.5.5 多結(jié)Ⅲ-V族太陽(yáng)能電池 303
8.5.6 Ⅲ-V族太陽(yáng)能電池制備 305
8.5.7 Ⅲ-V族太陽(yáng)能電池的未來(lái)課題 309
8.6 聚光型太陽(yáng)能電池 310
8.6.1 聚光型太陽(yáng)能電池模塊 312
8.6.2 太陽(yáng)追蹤系統(tǒng) 315
8.7 結(jié)語(yǔ) 316
9章 次世代太陽(yáng)能電池 321
9.1 章節(jié)重點(diǎn)與學(xué)習(xí)日標(biāo) 322
9.2 多結(jié)、多帶隙及疊層型太陽(yáng)能電池 324
9.3 中間能帶型太陽(yáng)能電池 327
9.4 熱載流子太陽(yáng)能電池 328
9.5 熱光伏太陽(yáng)能電池 330
9.6 頻譜轉(zhuǎn)換太陽(yáng)能電池 331
9.6.1 頻譜上轉(zhuǎn)換 33l
9.6.2 頻譜下轉(zhuǎn)換 332
9.6.3 頗譜轉(zhuǎn)換集中 333
9.7 有機(jī)太陽(yáng)能電池 334
9.7.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池的發(fā)展歷史 335
9.7.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池的基本原理 337
9.7.3 單層結(jié)構(gòu) 337
9.7.4 雙層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu) 338
9.7.5 混合層異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu) 338
9.7.6 多層薄膜型結(jié)構(gòu) 339
9.8 塑料太陽(yáng)能電池 340
9.8.1 塑料太陽(yáng)能電池的材料特性及種類 340
9.8.2 共軛聚合物/C60復(fù)合有機(jī)太陽(yáng)能電池 341
9.9 納米結(jié)構(gòu)太陽(yáng)能電池 343
9.10 結(jié)語(yǔ) 346
10 章太陽(yáng)能電池材料分析技術(shù) 351
10.1 章節(jié)重點(diǎn)與學(xué)習(xí)目標(biāo) 352
10.2 表面形貌與微結(jié)構(gòu)分析 353
1 0.2.1 掃描電子顯微鏡 353
1 0.2.2 透射電子顯微鏡 356
1 0.2.3 原子力顯微鏡 360
1 0.3 晶體結(jié)構(gòu)與成分分析 363
10.3.1 能量色譜儀 363
10.3.2 X射線衍射分析儀 365
10.4 光學(xué)特性分析 368
10.4.1 紫外線／可見(jiàn)光吸收光譜 368
10.4.2 傅里葉轉(zhuǎn)換紅外線光譜儀 370
10.4.3 拉曼光譜儀 375
10.5 電特性分析 378
10.5.1 霍爾量測(cè) 378
10.5.2 直流電性量測(cè)系統(tǒng)(I-V) 380
10.5.3 微波光電導(dǎo)衰減器 382
10.5.4 光電轉(zhuǎn)化效率測(cè)定儀 384
10.6 結(jié)語(yǔ) 385