光伏电池原理及应用PDF电子书下载

1半导体材料 1

1.1绝缘体，半导体，导体 1

1.2半导体材料的晶体性质 2

1.2.1半导体材料的晶格结构 3

1.2.2常见太阳能电池材料的晶格结构 5

1.3半导体能带 6

1.3.1原子能级 6

1.3.2能带的形成 8

1.3.3波粒二象性 10

1.3.4薛定谔方程 11

1.3.5半导体中电子的能量与动量之间的关系 13

1.3.6直接带隙和间接带隙半导体 15

1.4半导体材料的掺杂 16

1.4.1本征半导体 16

1.4.2掺杂半导体 17

1.4.3杂质能级的计算 19

1.5载流子分布 21

1.5.1费米分布 21

1.5.2玻耳兹曼分布 24

1.6载流子浓度 25

1.7载流子的产生与复合 30

1.7.1载流子的产生 30

1.7.2载流子的复合 34

1.8载流子输运 39

1.8.1载流子连续性方程 39

1.8.2载流子的扩散和漂移 40

参考文献 41

2半导体接触 43

2.1半导体pn结 43

2.1.1 pn结的形成 43

2.1.2 pn结中的空间电荷区 43

2.1.3 pn结的能带 44

2.1.4 pn结的电流电压特性 48

2.1.5 pn结击穿 55

2.2半导体异质结 58

2.2.1异型异质结 59

2.2.2同型异质结 60

2.3金属半导体接触 61

2.3.1金属半导体接触势垒 61

2.3.2半导体表面态 63

2.3.3金属半导体接触的电流输运理论 64

2.3.4整流接触与欧姆接触 66

2.4其他半导体接触 68

2.4.1 n+p+隧穿结 68

2.4.2有机半导体材料异质结 68

2.5太阳能电池的分类 69

参考文献 71

3太阳能电池基本原理 72

3.1太阳光谱与太阳辐射 73

3.2光照下的pn结 76

3.2.1光照下pn结的电流电压特性 78

3.2.2光照下pn结的量子效率谱 81

3.2.3 pn结各参数对量子效率的影响 82

3.3表征太阳能电池的主要参数 86

3.4太阳能电池的效率极限 89

3.4.1太阳能电池极限效率的计算 89

3.4.2太阳能光谱对太阳能电池极限效率的影响 90

3.4.3半导体带隙与太阳能电池极限效率 91

3.5太阳能电池的其他结构 92

3.5.1异质结太阳能电池 92

3.5.2 p-i-n结太阳能电池 93

3.6太阳能电池组件和系统 94

3.7太阳能电池原理小结 95

参考文献 97

4晶体硅太阳能电池 98

4.1晶体硅太阳能电池的基本结构 98

4.2晶体硅材料的性质 100

4.3晶体硅太阳能电池设计 101

4.3.1太阳能电池中半导体材料的掺杂 101

4.3.2太阳能电池中基区与发射区的厚度 104

4.3.3太阳能电池表面 108

4.3.4电极 109

4.3.5光吸收 114

4.4晶体硅太阳能电池的制造 118

4.4.1晶体硅的制备 118

4.4.2结的形成 122

4.4.3前表面钝化与减反射层沉积 124

4.4.4表面接触的制作 124

4.5多晶硅太阳能电池 127

4.6其他结构晶体硅太阳能电池 130

4.6.1背面点接触太阳能电池 130

4.6.2 HIT太阳能电池 131

参考文献 132

5硅薄膜太阳能电池 134

5.1引言 134

5.2材料的性质和制备 137

5.2.1 非晶硅薄膜材料的性质与制备 137

5.2.2微晶硅薄膜材料的性质和制备 140

5.2.3多晶硅薄膜材料的性质和制备 143

5.3器件设计 152

5.3.1非晶硅及微晶硅太阳能电池结构 152

5.3.2多晶硅薄膜太阳能电池结构设计 158

参考文献 161

6碲化镉光伏电池 163

6.1啼化镉电池介绍 163

6.2啼化镉电池发展历史 164

6.3蹄化镉的物理化学性质 166

6.4啼化镉薄膜沉积 172

6.4.1 Cd和Te2蒸气在表面的冷凝/反应 173

6.4.2 Cd和Te离子在表面的电化反应 175

6.4.3前驱物表面反应 175

6.5蹄化镉薄膜电池结构 176

6.5.1窗口层 176

6.5.2 CdTe吸收层和CdCl2处理 177

6.5.3 CdS/CdTe互扩散 181

6.5.4背接触 184

6.5.5蹄化镉电池的表征与分析 186

6.6啼化镉组件 191

6.7啼化镉薄膜电池展望 193

参考文献 196

7铜铟镓硒光伏电池 202

7.1铜铟镓硒光伏电池基本情况介绍 202

7.2铜铟镓硒的材料性质 205

7.2.1结构与成分 206

7.2.2光学性质和电子结构 208

7.2.3电学性质 209

7.2.4表面和晶界 211

7.2.5衬底效果 213

7.3铜铟镓硒的沉积方法 213

7.3.1衬底和钠加入 214

7.3.2背接触 215

7.3.3共蒸发Cu（InGa）Se2 215

7.3.4预制层反应工艺 218

7.3.5其他沉积方法 220

7.4铜铟镓硒电池器件制备 220

7.4.1化学水浴沉积（CBD） 220

7.4.2界面效应 222

7.4.3其他沉积方法 223

7.4.4其他缓冲层 223

7.4.5透明导电层 225

7.4.6高阻窗口层 226

7.4.7器件完成 227

7.5铜铟镓硒电池的性能评价 227

7.5.1光生电流 228

7.5.2复合 230

7.5.3 Cu（InGa）Se2/CdS界面 234

7.5.4宽带隙和渐变带隙器件 235

7.6铜铟镓硒电池的量产问题 238

7.6.1工艺和设备 238

7.6.2组件制造 240

7.6.3组件行为和稳定性 241

7.6.4生产成本 243

7.6.5环境问题 244

7.7铜铟镓硒电池技术展望 245

参考文献 246

8有机光伏电池 256

8.1有机和高分子光伏效应的原理 256

8.1.1有机材料的光电响应过程 256

8.1.2有机/高分子材料的光伏过程 259

8.2有机和高分子光伏电池的演化和类型 263

8.2.1有机单层光伏电池（肖特基电池） 263

8.2.2双层施主/受主异有机质结光伏电池（唐氏电池） 264

8.2.3体异质结有机光伏电池 266

8.2.4 N型纳米颗粒/纳米棒与p型高分子复合型光伏电池 268

8.2.5双连续有序纳米结构有机光伏电池（BONS） 269

8.2.6串联结构的有机光伏电池 269

8.2.7“理想”高效有机光伏电池 272

8.3有机和高分子光伏电池的制备和表征 272

8.3.1有机和高分子光伏电池的制备和稳定性 272

8.3.2 OPV产业的现状和挑战 274

8.3.3小结和展望 275

参考文献 275

9染料敏化太阳能电池 278

9.1染料敏化太阳能电池基本原理 278

9.1.1染料敏化太阳能电池背景介绍 278

9.1.2染料敏化太阳能电池工作机理 279

9.2染料敏化太阳能电池的结构与材料 282

9.2.1 TCO电极 282

9.2.2金属氧化物半导体 283

9.2.3染料（光敏剂） 286

9.2.4氧化还原电解质 290

9.2.5对电极 292

9.2.6封装材料 292

9.3染料敏化太阳能电池的发展与应用 292

9.3.1染料敏化太阳能电池的稳定性 293

9.3.2染料敏化太阳能电池的商业使用 294

9.3.3染料敏化太阳能电池组件的工业生产 295

9.3.4纤维状染料敏化太阳能电池 295

参考文献 297

10高效新概念太阳能电池 301

10.1太阳能电池效率分析 301

10.2叠层太阳能电池 303

10.3中间带太阳能电池 307

10.4上转换器和下转换器 311

10.5热载流子太阳能电池 312

10.5.1热载流子能量分析 312

10.5.2热载流子太阳能电池结构 317

10.6碰撞电离太阳能电池 318

10.7热光伏太阳能电池和热光子转换器 321

参考文献 322

11光伏组件在发电系统中的应用 323

11.1光伏组件自身成本及其对BOS的影响 324

11.2光伏组件对系统发电量的影响 326

11.2.1光伏组件结构对系统发电量的影响 326

11.2.2系统中光伏组件的一致性对系统发电量的影响 328

11.2.3光伏组件类型对系统发电量的影响 329

11.3光伏组件的安全性 333

11.4光伏组件能量回收期 334

11.5光伏组件的回收 334

11.6光伏发电系统的经济性 335