太阳电池 从理论基础到技术应用PDF电子书下载

1 太阳与太阳能 1

1.1 太阳的基本参数 1

1.1.1 阳光的来源 1

1.1.2 太阳的结构 1

1.1.3 太阳光谱 3

1.1.4 太阳常数 3

1.2 太阳辐射 3

1.2.1 日地相对运动 3

1.2.2 太阳辐射光谱 5

1.2.3 地表辐照 6

1.3 我国的太阳能资源 9

参考文献 12

2 太阳电池基本原理 13

2.1 半导体物理基础 13

2.1.1 p型和n型半导体 13

2.1.2 p-n结电流电压特性 17

2.1.3 半导体材料的光学特性 31

2.1.4 光电流和光电压 39

2.2 太阳电池的等效电路 47

2.2.1 太阳电池的等效电路模型 47

2.2.2 参数对电池性能的影响 49

2.3 Shockley-Queisser极限 54

2.3.1 极限效率u（xg） 55

2.3.2 太阳电池的电流-电压关系 56

2.3.3 额定效率ηn 59

2.3.4 细致平衡极限 59

参考文献 61

3 晶体硅太阳电池的制备 62

3.1 太阳能级硅材料及晶体硅太阳电池 62

3.1.1 太阳能级硅材料的制备 62

3.1.2 晶体硅太阳电池 63

3.2 硅片的表面处理 65

3.2.1 表面腐蚀 65

3.2.2 表面制绒 71

3.3 p-n结的制备 75

3.4 减反射膜 76

3.4.1 减反射膜的基本原理 76

3.4.2 宽角度减反射膜的设计 78

3.4.3 宽角度减反射膜的优化 81

3.5 电极制备 85

3.6 高效晶体硅太阳电池 88

3.6.1 SIS太阳电池 88

3.6.2 PERL电池 89

3.6.3 IBC电池 90

3.6.4 HIT异质结太阳电池 92

参考文献 94

4 薄膜太阳电池 99

4.1 非晶硅太阳电池 99

4.1.1 非晶硅的光学特性 99

4.1.2 非晶硅的电学特性 101

4.1.3 光致衰减效应 104

4.1.4 非晶硅薄膜的红外吸收和拉曼散射 106

4.1.5 非晶硅的制备 110

4.1.6 非晶硅薄膜太阳电池 113

4.2 微晶硅及纳米硅薄膜太阳电池 116

4.2.1 微晶硅生长模型 118

4.2.2 微晶硅的光学特性 120

4.2.3 微晶硅薄膜的结构分析 122

4.2.4 非晶硅／微晶硅叠层太阳电池 124

4.3 化合物薄膜太阳电池 126

4.3.1 碲化镉（CdTe）薄膜太阳电池 126

4.3.2 铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳电池 131

参考文献 142

5 太阳电池的基本测试 148

5.1 半导体晶向测试 148

5.1.1 X射线衍射法测半导体单晶晶向 149

5.1.2 光点定向 151

5.2 电阻率及薄层电阻测试 153

5.2.1 电阻率测试 153

5.2.2 薄层电阻测试 157

5.3 太阳电池的少数载流子寿命测试 159

5.3.1 光电导衰减法 160

5.3.2 表面光电压衰减法 162

5.3.3 微波反射光电导衰减法（MWPCD） 165

5.3.4 准稳态光电导衰减（QSSPC） 168

5.4 太阳电池的I-V性能测试 170

5.4.1 标准测试条件与太阳能模拟器等级 171

5.4.2 太阳电池的I-V测试原理 174

5.4.3 太阳能模拟器特性对测试结果的影响 177

5.5 太阳电池中的缺陷检测 181

5.5.1 发光检测技术 181

5.5.2 EBIC技术 188

5.6 太阳电池的量子效率和光谱响应 192

5.6.1 量子效率 192

5.6.2 光谱响应 194

参考文献 196

6 太阳电池的模拟技术 201

6.1 半导体器件物理的基本方程 201

6.1.1 光学模拟 203

6.1.2 电学模拟 204

6.2 模拟软件介绍 210

6.2.1 PC1D软件简介 210

6.2.2 Afors-Het软件简介 211

6.2.3 AMPS软件简介 213

6.2.4 SCAPS软件简介 214

6.3 非晶硅／晶体硅异质结太阳电池的Afors-Het模拟 216

6.3.1 本征层对电池性能的影响 218

6.3.2 界面态对电池性能的影响 220

6.3.3 发射区厚度对电池性能的影响 221

6.3.4 背场对电池性能的影响 222

6.4 GaAs中杂质光伏效应的SCAPS软件模拟 225

参考文献 229

7 新型太阳电池及技术 233

7.1 染料敏化太阳电池 233

7.1.1 引言 233

7.1.2 染料敏化太阳电池的基本结构及工作原理 234

7.1.3 染料敏化太阳电池半导体光阳极材料 237

7.1.4 染料敏化太阳电池染料光敏化剂 241

7.1.5 染料敏化太阳电池电解质 244

7.1.6 染料敏化太阳电池对电极材料 245

7.2 钙钛矿太阳电池 246

7.2.1 引言 246

7.2.2 有机金属卤化物钙钛矿的物理结构与特性 247

7.2.3 钙钛矿太阳电池的基本结构及工作原理 249

7.2.4 钙钛矿太阳电池中电荷传输材料 252

7.2.5 电极材料 261

7.2.6 有机金属卤化物钙钛矿的合成 261

7.2.7 钙钛矿太阳电池面临的问题与展望 263

7.3 表面等离子体激元增强太阳电池光吸收 264

7.3.1 引言 264

7.3.2 表面等离子体激元增强光吸收原理 265

7.3.3 表面等离子体激元增强太阳电池光吸收研究进展 268

参考文献 277

8 光伏发电系统的设计及应用 290

8.1 光伏发电系统的组成 291

8.1.1 太阳电池组件 291

8.1.2 太阳电池支架 294

8.1.3 蓄电池组 297

8.1.4 太阳能充放电控制器 303

8.1.5 逆变器 308

8.2 光伏发电系统的设计方法 312

8.3 光伏发电系统的应用 317

8.3.1 太阳电池组件设计 318

8.3.2 光伏控制器设计 318

8.3.3 蓄电池组设计 319

8.3.4 逆变器的选择 320

8.4 光伏发电系统效益分析 322

参考文献 328