太阳电池基础与应用 上PDF电子书下载

上册 1

第1章 光伏发电——人类能源的希望 1

1.1光伏能源是环境友好的最佳选择 1

1.1.1能源是当今社会发展水平的标志 1

1.1.2太阳能是未来能源的主力 4

1.2光伏发展历史的启示——寻找新材料，开发新技术，开拓新领域 9

1.2.1太阳电池工作原理 10

1.2.2新材料带动技术的跨跃 12

1.2.3新结构、新技术带动效率的提升 18

1.2.4下一代电池的启示 25

参考文献 32

第2章 光伏原理基础 36

2.1半导体基础 36

2.1.1半导体材料结构与表征 36

2.1.2半导体中电子态与能带结构 39

2.1.3半导体中的杂质与缺陷 45

2.1.4平衡态载流子分布 47

2.1.5半导体光吸收 51

2.1.6非平衡载流子产生与复合 53

2.1.7载流子输运性质 60

2.2半导体pn结基础 65

2.2.1热平衡的pn结 65

2.2.2 pn结伏安特性 69

2.2.3 pn结电容 75

2.2.4异质结 76

2.2.5隧道结 84

2.3太阳电池基础 86

2.3.1光生伏特效应 87

2.3.2太阳电池电流-电压特性分析 87

2.3.3太阳电池性能表征 91

2.3.4量子效率谱 93

2.3.5太阳电池效率分析 96

2.3.6太阳电池效率损失分析 104

2.3.7 p-i-n结电池 105

2.4太阳电池器件模拟 106

2.4.1器件模拟的意义 106

2.4.2硅基薄膜电池的电学模型示例 109

2.4.3硅基薄膜电池的光学模拟 115

2.4.4模拟计算示例 121

参考文献 129

第3章 晶体硅太阳电池 134

3.1晶体硅太阳电池技术的发展 134

3.1.1简介 134

3.1.2早期的硅太阳电池 134

3.1.3传统的空间电池 136

3.1.4背面场 137

3.1.5紫电池 138

3.1.6“黑体电池” 139

3.1.7表面钝化 141

3.1.8 PERL电池设计 147

3.1.9总结 151

3.2高效电池的产业化 152

3.2.1介绍 152

3.2.2丝网印刷电池 152

3.2.3埋栅太阳电池 156

3.2.4 IBC电池 158

3.2.5 HIT电池 162

3.2.6 Pluto电池 170

参考文献 177

第4章 高效Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳电池 183

4.1 Ⅲ-Ⅴ族化合物材料及太阳电池的特点 183

4.2 Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳电池的制备方法 187

4.2.1液相外延技术 187

4.2.2金属有机化学气相沉积技术 188

4.2.3分子束外延技术 190

4.3 Ⅲ-Ⅴ族单结太阳电池 191

4.3.1 GaAs/GaAs同质外延单结太阳电池 191

4.3.2 GaAs/Ge异质外延单结太阳电池 193

4.4 Ⅲ-Ⅴ族高效多结叠层太阳电池 196

4.4.1 GaAs基系叠层太阳电池工作原理 196

4.4.2 GaAs基系两结和三结叠层太阳电池 199

4.4.3 GaAs基系更多结（4结以上）叠层太阳电池 204

4.4.4 GaAs/GaSb机械叠层太阳电池 208

4.5 Ⅲ-Ⅴ族聚光太阳电池 209

4.5.1聚光太阳电池的特点 209

4.5.2晶格匹配GaInP/GaInAs/Ge三结叠层聚光电池 210

4.5.3晶格应变GaInP/GaInAs/Ge三结叠层聚光电池 210

4.5.4晶格应变GaInP/GaAs/GaInAs三结叠层聚光电池 212

4.5.5 GaInP/GaAs/GaInNAs（Sb）三结叠层聚光电池 213

4.5.6 Ⅲ-Ⅴ族太阳电池聚光系统 215

4.6 Ⅲ-Ⅴ族太阳电池的空间应用 216

4.7 Ⅲ-Ⅴ族化合物太阳电池的研究热点 219

4.7.1薄膜型Ⅲ-Ⅴ族太阳电池 219

4.7.2 Ⅲ-Ⅴ族量子阱、量子点太阳电池 220

4.7.3热光伏电池 224

4.7.4分光谱太阳电池的研究 225

4.7.5其他类型新概念太阳电池 225

参考文献 227

第5章 硅基薄膜太阳电池 232

5.1引言 232

5.2硅基薄膜物理基础及其材料特性 233

5.2.1硅基薄膜材料的研究历史和发展现状 233

5.2.2非晶硅基薄膜材料的结构和电子态 234

5.2.3非晶硅基薄膜材料的电学特性 239

5.2.4非晶硅基薄膜材料的光学特性 241

5.2.5非晶硅基薄膜材料的光致变化 248

5.2.6非晶硅碳和硅锗合金薄膜材料 252

5.2.7微晶硅及纳米硅薄膜材料 253

5.3非晶硅基薄膜材料制备方法和沉积动力学 260

5.3.1非晶硅基薄膜材料制备方法 260

5.3.2硅基薄膜材料制备过程中的反应动力学 280

5.3.3硅基薄膜材料的优化 285

5.4硅基薄膜太阳电池结构及工作原理 297

5.4.1单结硅基薄膜太阳电池的结构及工作原理 297

5.4.2薄膜硅太阳电池中的陷光效应 310

5.4.3多结硅基薄膜太阳电池的结构及工作原理 325

5.4.4硅薄膜太阳电池的计算机模拟 333

5.5硅基薄膜太阳电池制备技术及产业化 334

5.5.1以玻璃为衬底的硅基薄膜太阳电池制备技术 335

5.5.2柔性衬底，卷到卷非晶硅基薄膜太阳电池制备技术 338

5.6硅基薄膜太阳电池的产业化：现状、发展方向以及未来的展望 341

5.6.1非晶硅基薄膜太阳电池的优势 342

5.6.2硅基薄膜太阳电池所面临的挑战 342

5.6.3硅基薄膜太阳电池的发展方向 343

参考文献 344

第6章 铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳电池 351

6.1 CIGS薄膜太阳电池发展史 351

6.2 CIGS薄膜太阳电池吸收层材料 356

6.2.1 CIGS薄膜的制备方法 356

6.2.2 CIGS薄膜材料特性 363

6.3 CIGS薄膜太阳电池的典型结构及光伏组件 373

6.3.1 Mo背接触层 373

6.3.2 CdS缓冲层 374

6.3.3氧化锌（ZnO）窗口层 375

6.3.4顶电极和减反膜 376

6.3.5 CIGS薄膜光伏组件 377

6.4 CIGS薄膜太阳电池的器件性能 378

6.4.1 CIGS薄膜太阳电池的电流-电压方程和输出特性曲线 378

6.4.2 CIGS薄膜太阳电池的量子效率 381

6.4.3 CIGS薄膜太阳电池的弱光特性 383

6.4.4 CIGS薄膜太阳电池的温度特性 386

6.4.5 CIGS薄膜太阳电池的抗辐照能力 389

6.4.6 CIGS薄膜电池的稳定性 392

6.5 CIGS薄膜太阳电池的异质结特性 394

6.5.1 CIGS薄膜太阳电池异质结能带图 394

6.5.2能带边失调值 396

6.5.3贫Cu的CIGS表面层 398

6.6柔性衬底CIGS薄膜太阳电池 398

6.6.1柔性衬底CIGS薄膜太阳电池的性能特点 398

6.6.2柔性金属衬底CIGS太阳电池 400

6.6.3聚合物衬底CIGS薄膜电池 402

6.6.4 CIGS柔性光伏组件集成技术 403

6.7 CIGS薄膜太阳电池的发展动向 404

6.7.1无Cd缓冲层 404

6.7.2其他Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体材料 406

6.7.3叠层电池 408

6.7.4 CZTS材料及太阳电池 409

6.7.5高质量CIGS薄膜的辅助沉积技术 413

6.7.6 CIGS薄膜太阳电池的产业化 415

6.8展望 422

参考文献 422