太阳电池原理与设计PDF电子书下载

第一章　太阳辐射和器件参数 1

1.1 太阳辐射 1

1.2 太阳电池的历史、现状和将来 2

1.3 空气质量（air mass） 7

1.4 器件参数 9

1.5 太阳电池的结构 11

1.6 小结 13

2.1 光的反射和吸收 14

第二章　光的吸收以及载流子的产生与复合 14

2.2 直接跃迁型材料的吸收 17

2.3 间接跃迁型材料的吸收 19

2.4 载流子的复合 22

2.4.1　辐射复合 23

2.4.2　俄歇复合 26

2.4.3　间接复合 28

2.5 表面复合 33

2.6 小结 34

3.1.1　扩散方程和扩散长度 36

第三章　光电流方程和光谱响应 36

3.1 载流子的扩散和漂移运动 36

3.1.2　漂移运动 38

3.1.3　爱因斯坦关系式 38

3.2 载流子的传输方程 39

3.2.1　电流密度方程 39

3.2.2　连续方程 40

3.3 非平衡载流子的扩散和漂移运动实验 41

3.4 稳态下的连续方程解 44

3.4.1　稳态连续方程 44

3.4.2　半无限吸收模型的稳态连续方程解 45

3.4.3　吸收发生在三个区的稳态连续方程解 50

3.4.4　有背表面场结构的稳态连续方程解 55

3.5 量子效率和光谱响应 59

3.5.1　光谱响应的表达式 59

3.5 吸收发生在基区的情况 60

3.5.3　吸收发生在三个区的光谱响应曲线 61

3.5.4　表面复合速度对光谱响应的影响 62

3.6 小结 64

第四章　电池的伏-安特性 66

4.1 p/n结特性 66

4.1.1　p/n结的电场和电势分布 67

4.1.2　结电容 71

4.2　光电流和暗电流 71

4.3 准费米能级 73

4.4 注入扩散电流 75

4.5　耗尽区中的复合电流 80

4.6　隧道复合电流 84

4.7　p/n结反向偏压下的暗电流 86

4.7.1　体内产生电流 87

4.7.2　空间电荷区的产生电流 88

4.7.3　两种产生电流的比较 89

4.8　总的暗电流 90

4.9 串、并电阻对J-V特性的影响 91

4.10　金属－半导体（M-S）结构的J-V特性 95

4.10.1　肖特基势垒二极管（SBD）理论 96

4.10.2　欧姆接触理论 101

4.11　小结 105

第五章　电池效率 107

5.1 效率的理论公式 107

5.2 器件参数与效率的关系 111

5.2.1　禁带宽度Eg的选择 111

5.2.2　二极管因子Ao和反向饱和电流Jo的影响 115

5.3.1　对J-V特性的影响 117

5.3 串、并电阻的影响 117

5.3.2　对电池输出功率的影响 119

5.3.3　对FF和η的影响 119

5.4 温度的影响 122

5.5 欧姆接触电阻的影响 124

5.6 电池的功率损耗分析 126

5.7 电池效率的测量 127

5.8 小结 129

第六章 电池的设计考虑 131

6.1 收集几率 131

6.2 结深、表面复合速度和漂移电场的影响 135

6.3 电池厚度和背表面电场分析 141

6.4 顶区的横向电阻 144

6.5 金属栅设计 148

6.6 抗反射涂层（ARC）的设计 156

6.7 衬底材料的掺杂浓度选择 163

6.8 小结 165

第七章　硅单晶同质结电池的结构与设计 167

7.1 引言 167

7.2.1　传统n+/p型同质结电池 168

7.2 几种电池结构设计模型 168

7.2.2　高低结发射极p+/p/n结构（HLE-p？/？n） 170

7.2.3　垂直多结器件 171

7.2.4　串列结器件（tand cm j？ction） 174

7.2.5　锥形表面器件（textured ？urface cell） 174

7.3 MINP和PESC的设计模型 177

7.3.1　MINP结构分析 177

7.3.2　PESC结构 178

7.4.1　对温度和串联电阻的考虑 181

7.4 聚光系统下电池的设计考虑 181

7.4.2　结构考虑 183

7.5 空间应用电池的设计考虑 184

7.6 Si电池的设计实例 187

7.7 成本考虑 190

7.7.1　成本估计 190

7.7.2　太阳级硅材料 191

7.8 小结 193

第八章　异质结电池 195

8.1　能带结构 195

8.2　实际的异质结界面 199

8.3 性能估计和设计考虑 203

8.4 光谱响应 206

8.5 GaAs异质结和异质表面器件 208

8.5.1　GaAs材料 208

8.5.2　基本结构和设计考虑 210

8.5.3　应用于聚光系统的p+-Al？Ga？-？As/p-G？A？/n-GaAs电池 213

8.5.4　在外层空间的应用 215

8.6 磷化铟（InP）电池 217

8.7 CdTe电池 218

8.8 小结 219

第九章　表面势垒器件 221

9.1 M-S结构 221

9.2 MIS结构 226

9.2.1　能带结构 226

9.2.2　设计考虑 230

9.2.3　栅型设计考虑 231

9.3 SIS结构 233

9.4 光电化学（PEC）电池 235

9.5 小结 238

第十章　全薄膜电池的设计与结构 239

10.1　多晶电池的设计考虑 239

10.1.1　光学特性 239

10.1.2　能带结构 240

10.1.4　晶粒大小与晶粒边界对收集几率的影响 242

10.1.3　几何结构 242

10.1.5　晶粒取向的影响 244

10.2　薄膜生长 246

10.2.1　成核和长大 246

10.2.2　增大颗粒的方法 246

10.2.3　重结晶 249

10.3　晶粒大小对电池效率的影响 249

10.4　薄膜GaAs-p+/n/n+结构 252

10.5.1　器件结构和制造 253

10.5　Cu？S/CdS全薄膜器件的结构与性能 253

10.5.2　光伏过程和效率 255

10.5.3　Cu？S/CdS膜的性质和厚度选择 257

10.6　CdTe为基的全薄膜电池 258

10.7　非？硅薄膜（a-Si:H）器件 260

10.7.1　非晶半导体结构模型 261

10.7.2　G-Si:H的光电特性 263

10.7.3　器件结构 265

10.8　小结 268

参考文献 270