太阳能电池 材料制造检测技术PDF电子书下载

1章 太阳能电池概论 1

1.1章节重点与学习目标 2

1.2能源现状 2

1.2.1全球变暖 3

1.2.2能源危机 4

1.3可再生能源 4

1.3.1发展可再生能源的必要性 4

1.3.2可再生能源的种类 5

1.3.3发展可再生能源的策略 7

1.3.4发展太阳能电池的必要性 8

1.4太阳光的使用 10

1.4.1太阳光谱 10

1.4.2太阳辐射与吸收 10

1.4.3太阳光的光电转换 12

1.5太阳能电池的种类 12

1.6太阳能电池的发展 19

1.7世界主要国家和地区对太阳能电池的补助政策 22

1.8关于太阳能电池的知识 23

1.9结语 24

2章 太阳能电池的半导体物理基础 29

2.1章节重点与学习目标 30

2.2半导体材料分类 31

2.2.1元素半导体 32

2.2.2化合物半导体 33

2.2.3有机半导体 35

2.2.4非晶态半导体 35

2.3晶体结构与能带结构 36

2.3.1晶体结构 36

2.3.2能带结构 41

2.4电子传输性质 46

2.5本征半导体及非本征半导体 48

2.6半导体中的电性行为 51

2.7半导体的结 54

2.7.1 PN结 54

2.7.2肖特基结 58

2.7.3异质结 59

2.8半导体中的复合过程 60

2.9半导体的光电性质 62

2.10结语 64

3章 太阳能电池的基本原理、损失与测定 69

3.1章节重点与学习目标 70

3.2太阳能电池的基本原理 70

3.2.1太阳光谱的基本特性 70

3.2.2太阳能电池产生电力的基本原理 72

3.2.3太阳能电池的暗特性 73

3.2.4太阳能电池的光特性 75

3.3太阳能电池的效率损失 77

3.3.1太阳能电池效率的损失原因 77

3.3.2减少太阳能电池效率损失的方法 79

3.3.3量子效率 80

3.4太阳能电池的电性参数 81

3.4.1短路电流 81

3.4.2开路电压 82

3.4.3填充因子与转换效率 83

3.5太阳能电池的等效电路 84

3.5.1理想太阳能电池的等效电路 84

3.5.2考虑到串联电阻及并联电阻的等效电路 85

3.5.3串联电阻（Rs）对电性的影响 87

3.5.4并联电阻（Rsh）对电性的影响 88

3.5.5照度对电性的影响 90

3.5.6温度对电性的影响 90

3.5.7串联电阻（Rs）与并联电阻（Rsh）的计算 91

3.6太阳能电池的测定环境 93

3.6.1太阳光模拟器 93

3.6.2温度测定 95

3.6.3组件测定 96

3.7结语 97

4章 结晶硅太阳能电池器件与制造 101

4.1章节重点与学习目标 102

4.2多晶硅原料的制造技术 103

4.2.1三氯硅烷的制造与提纯 106

4.2.2硅烷热分解法 108

4.2.3四氯化硅还原法 111

4.3单晶硅片制造技术 111

4.3.1单晶生长的关键设备及制备 111

4.3.2柴式生长法 112

4.3.3浮区生长法 115

4.3.4单晶硅晶圆的加工成型 116

4.3.5单晶硅中的杂质 118

4.4多晶硅片制造技术 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多晶硅中的杂质 128

4.5结晶硅太阳能电池的种类与结构 129

4.5.1结晶硅太阳能电池的种类 130

4.5.2结晶硅太阳能电池的结构 132

4.6结晶硅太阳能电池制造技术 137

4.6.1前段器件制备 137

4.6.2后段封装与模块 144

4.7前瞻性制造技术 147

4.7.1高效率单晶硅太阳能电池 148

4.7.2具有本征薄膜的异质结太阳能电池 150

4.7.3球状硅基太阳能电池 153

4.7.4六边形晶圆封装模块 156

4.8结语 157

5章 非晶硅薄膜太阳能电池 163

5.1章节重点与学习目标 164

5.2非晶硅薄膜太阳能电池的发展背景 164

5.3非晶硅材料的结构与特性 166

5.4非晶硅材料的光致衰退与改善方法 170

5.5非晶硅薄膜太阳能电池结构 172

5.6非晶硅薄膜太阳能电池制备 176

5.6.1非晶硅薄膜太阳能电池的模块化 176

5.6.2透明导电膜技术 177

5.6.3非晶硅薄膜制备技术 181

5.6.4激光切割技术 183

5.7非晶硅薄膜太阳能电池的封装技术 188

5.8研发趋势 190

5.9结语 192

6章 前瞻硅基薄膜太阳能电池 197

6.1章节重点与学习目标 198

6.2结晶硅薄膜太阳能电池的发展背景 198

6.2.1结晶硅薄膜太阳能电池技术——单结太阳能电池 198

6.2.2次世代硅薄膜太阳能电池技术——叠层太阳能电池 199

6.2.3叠层太阳能电池的原理 201

6.3结晶硅薄膜太阳能电池的种类 202

6.3.1 a-Si/μc-Si叠层太阳能电池 202

6.3.2 a-Si/SiGe叠层太阳能电池 204

6.3.3 a-Si/poly-Si叠层太阳能电池 205

6.4结晶硅薄膜太阳能电池的制备技术 206

6.4.1 a-Si/μc-Si型太阳能电池的技术发展 206

6.4.2 a-Si/SiGe型太阳能电池的制备技术 208

6.4.3 a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的制备技术 209

6.5微晶硅薄膜的制备技术 210

6.6多晶硅薄膜的制备技术 213

6.6.1直接沉积法 214

6.6.2再结晶法 215

6.7大面积硅基薄膜镀膜技术 221

6.8硅基薄膜太阳能电池的发展趋势 225

6.9结语 227

7章 染料敏化太阳能电池 233

7.1章节重点与学习目标 234

7.2染料敏化太阳能电池的发展历史 234

7.3染料敏化太阳能电池的基本组成 236

7.3.1透明导电极 236

7.3.2工作电极 237

7.3.3光敏化剂 239

7.3.4电解质 240

7.3.5反电极 241

7.4染料敏化太阳能电池的工作原理与制备 241

7.4.1电流产生原理 241

7.4.2传输损失机制 244

7.4.3电池制备的基本方法 246

7.5染料敏化太阳能电池的研究重点 248

7.5.1透明导电膜的研究 249

7.5.2工作电极的研究 250

7.5.3染料的研究 253

7.5.4电解质的研究 256

7.5.5其他的研究重点与趋势 261

7.6染料敏化太阳能电池的专利探讨 265

7.7国际研发现状 267

7.8结语 269

8章 化合物太阳能电池 279

8.1章节重点与学习目标 280

8.2化合物半导体 281

8.3碲化镉基太阳能电池 282

8.3.1硫化镉/碲化镉太阳能电池的发展历史 282

8.3.2硫化镉/碲化镉的材料特性 283

8.3.3硫化镉/碲化镉太阳能电池的结构 283

8.3.4硫化镉/碲化镉薄膜层的制备 285

8.3.5硫化镉/碲化镉太阳能电池的模块 286

8.3.6 CdTe基薄膜太阳能电池的未来课题 287

8.4铜铟硒基太阳能电池 288

8.4.1发展历史 288

8.4.2铜铟硒太阳能电池 289

8.4.3铜铟镓硒太阳能电池 293

8.4.4铜铟硒基薄膜型太阳能电池的模块化制备 294

8.4.5铜铟硒基薄膜型太阳能电池的未来课题 296

8.5 Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池 296

8.5.1 Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池的基本概念 296

8.5.2砷化镓型太阳能电池 300

8.5.3磷化铟型太阳能电池 302

8.5.4氮化镓型太阳能电池 303

8.5.5多结Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池 303

8.5.6 Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池制备 305

8.5.7 Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池的未来课题 309

8.6聚光型太阳能电池 310

8.6.1聚光型太阳能电池模块 312

8.6.2太阳追踪系统 315

8.7结语 316

9章 次世代太阳能电池 321

9.1章节重点与学习目标 322

9.2多结、多带隙及叠层型太阳能电池 324

9.3中间能带型太阳能电池 327

9.4热载流子太阳能电池 328

9.5热光伏太阳能电池 330

9.6频谱转换太阳能电池 331

9.6.1频谱上转换 331

9.6.2频谱下转换 332

9.6.3频谱转换集中 333

9.7有机太阳能电池 334

9.7.1有机太阳能电池的发展历史 335

9.7.2有机太阳能电池的基本原理 337

9.7.3单层结构 337

9.7.4双层异质结结构 338

9.7.5混合层异质结结构 338

9.7.6多层薄膜型结构 339

9.8塑料太阳能电池 340

9.8.1塑料太阳能电池的材料特性及种类 340

9.8.2共轭聚合物/C60复合有机太阳能电池 341

9.9纳米结构太阳能电池 343

9.10结语 346

10章 太阳能电池材料分析技术 351

10.1章节重点与学习目标 352

10.2表面形貌与微结构分析 353

10.2.1扫描电子显微镜 353

10.2.2透射电子显微镜 356

10.2.3原子力显微镜 360

10.3晶体结构与成分分析 363

10.3.1能量色谱仪 363

10.3.2 X射线衍射分析仪 365

10.4光学特性分析 368

10.4.1紫外线/可见光吸收光谱 368

10.4.2傅里叶转换红外线光谱仪 370

10.4.3拉曼光谱仪 375

10.5电特性分析 378

10.5.1霍尔量测 378

10.5.2直流电性量测系统（I-V） 380

10.5.3微波光电导衰减器 382

10.5.4光电转化效率测定仪 384

10.6结语 385