太阳电池 工作原理，工艺和系统的应用PDF电子书下载

前言 1

第一章太阳电池和太阳光 1

1.1引言 1

1.2太阳电池发展概况 1

目 录 1

1.3阳光的物理来源 2

1.4太阳常数 3

1.5地球表面的阳光强度 4

1.6直接辐射和散射辐射 6

4.9有限电池尺寸对I0的影响 7 7

1.7太阳的视运动 8

1.8太阳的日照数据 8

5.4.3开路电压损失 8 9

1.9小结 9

2.1引言 13

2.2晶体结构和取向 13

第二章半导体的特性 13

2.3禁带宽度 16

2.4允许能态的占有几率 16

2.5电子和空穴 20

2.6电子与空穴的动力学 21

2.7允许态的能量密度 23

2.8电子和空穴的密度 24

2.9Ⅳ族半导体的键模型 25

2.10 Ⅲ族和Ⅴ族掺杂剂 27

2.11 载流子浓度 28

2.12掺杂半导体中费密能级的位置 31

2.13其他类型杂质的影响 32

2.14载流子的传输 33

2.14.1漂移 33

2.14.2扩散 35

2.15小结 36

第三章产生、复合及器件物理学的基本方程 39

3.2光与半导体的相互作用 39

3.1引言 39

3.3光吸收 42

3.3.1直接带隙半导体 42

3.3.2 间接带隙半导体 43

3.3.3其他吸收过程 47

3.4复合过程 49

3.4.1 弛豫到平衡 49

3.4.2辐射复合 49

3.4.3俄歇复合 51

3.4.4 通过陷阱的复合 52

3.4.5表面复合 53

3.5 半导体器件物理学的基本方程 54

3.5.1引言 54

3.5.2泊松方程 54

3.5.3 电流密度方程 55

3.5.4连续方程 55

3.5.5方程组 56

3.6小结 57

4.1引言 60

第四章 p-n结二极管 60

4.2 p-n结的静电学 61

4.3结电容 64

4.4载流子注入 65

4.5 准中性区的扩散流 67

4.6暗特性 69

4.6.1 准中性区中的少数载流子 69

4.6.2少数载流子电流 71

4.7光照特性 73

4.8太阳电池的输出参数 76

4.10小结 79

5.1引言 81

5.2效率的极限 81

5.2.1概要 81

5.2.2短路电流 81

第五章效率的极限、损失和测量 81

5.2.3开路电压和效率 83

5.2.4黑体电池的效率极限 85

5.3温度的影响 86

5.4效率损失 87

5.4.1概要 87

5.4.2短路电流损失 88

5.4.4填充因数的损失 90

5.5效率测试 93

5.6小结 96

第六章标准硅太阳电池工艺 98

6.1引言 98

6.2砂子还原为冶金级硅 100

6.3冶金级硅提纯为半导体级硅 101

6.4半导体级多晶硅变成单晶硅片 102

6.5单晶硅片制成太阳电池 103

6.6太阳电池封装成太阳电池组件 105

6.6.1组件结构 105

6.6.2 电池的工作温度 108

6.6.3组件的耐久性 108

6.6.4组件电路设计 110

6.7能量计算 112

6.8小结 113

第七章改进的硅电池工艺 116

7.1引言 116

7.2太阳电池级硅 116

7.3.1硅片的要求 117

7.3硅片 117

7.3.2铸锭工艺 118

7.3.3带硅 118

7.4电池的制造和互联 121

7.5可供选择的工厂的分析 125

7.6小结 129

第八章硅太阳电池的设计 133

8.1引言 133

8.2主要依据 133

8.2.1光生载流子的收集几率 133

8.2.2结深 138

8.2.3顶层的横向电阻 139

8.3基体掺杂 141

8.4背面场 144

8.5顶层的限制 145

8.5.1死层 145

8.5.2高掺杂效应 147

8.5.3对饱和电流密度的影响 147

8.6上电极的设计 147

8.7光学设计 155

8.7.1减反射膜 155

8.7.2绒面 158

8.8光谱响应 159

8.9小结 161

第九章其他器件结构 164

9.1引言 164

9.2同质结 164

9.3半导体异质结 166

9.4金属－半导体异质结 168

9.5实用的低电阻接触 171

9.6 MIS太阳电池 171

9.7光电化学电池 174

9.7.1半导体－液体异质结 174

9.7.2电化学光伏电池 174

9.7.3光电解电池 177

9.8小结 178

第十章其他半导体材料 181

10.1引言 181

10.2多晶硅 181

10.3非晶硅 183

10.4砷化镓太阳电池 186

10.4.1 GaAs的特性 186

10.4.2 GaAs同质结 187

10.4.3 Ga1-xAlx As/GaAs异质界面电池 188

10.4.4 A1As/GaAs异质结 188

10.5 Cu2S/CdS太阳电池 189

10.5.1电池结构 189

10.5.2工作特性 190

10.5.3 Cu2S/CdS电池的优缺点 192

10.6小结 193

第十一章聚光系统 198

11.1引言 198

11.2理想聚光器 198

11.3固定式和定期调整式聚光器 200

11.4带跟踪的聚光器 202

11.5聚光电池设计 204

11.6.1概要 206

11.6.2多带隙电池概念 206

11.6超高效率系统 206

11.6.3热光伏转换 211

11.7小结 213

第十二章光伏系统：组成和应用 217

12.1引言 217

12.2能量的储存 217

12.2.1 电化学电池 217

12.2.2大容量储能途径 219

12.3功率调节装置 220

12.4光伏应用 222

12.5小结 222

13.1引言 225

13.2太阳电池组件的性能 225

第十三章独立系统的设计 225

13.3 蓄电池性能 226

13.3.1性能要求 226

13.3.2铅－酸蓄电池组 227

13.3.30－镉蓄电池组 229

13.4功率控制 230

13.5系统的设计 234

13.6水泵 241

13.7小结 242

14.2住户用的系统 244

14.2.1储能方式的选择 244

14.1引言 244

第十四章住户用的和集中的光伏电源系统 244

14.2.2组件的安装 245

14.2.3供热 248

14.2.4系统的线路 248

14.2.5示范计划 249

14.3中心发电站 251

14.3.1一般考虑 251

14.3.2工作方式 254

14.3.3卫星太阳能电站 256

14.4小结 257

附录A物理常数 260

附录B硅的部分特性 261

附录C符号一览表 261