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第一章 太阳能和光电转换 1

1.1太阳能 2

1.2太阳能辐射和吸收 5

1.3太阳能光电的研究和应用历史 7

1.4太阳能电池的研究和开发 10

参考文献 15

第二章 太阳能光电材料及物理基础 19

2.1半导体材料和太阳能光电材料 20

2.1.1半导体材料 20

2.1.2太阳能光电材料 23

2.2载流子和能带 24

2.2.1载流子 24

2.2.2能带结构 25

2.2.3电子和电洞 31

2.3杂质和缺陷能阶 33

2.3.1杂质半导体 33

2.3.2杂质能阶 35

2.3.3深能阶 38

2.3.4缺陷能阶 39

2.4热平衡下的载流子 40

2.4.1载流子的状态密度和统计分布 41

2.4.2本质半导体的载流子浓度 46

2.4.3杂质半导体的载流子浓度和补偿 48

2.5非平衡少数载流子 52

2.5.1非平衡载流子的产生、复合和寿命 52

2.5.2非平衡载流子的扩散 56

2.5.3非平衡载流子在电场下的漂移和扩散 58

2.6 p-n接面 61

2.6.1 p-n接面的制备 62

2.6.2 p-n接面的能带结构 65

2.6.3 p-n接面的电流电压特性 68

2.7金属—半导体接触和MIS结构 71

2.7.1金属—半导体接触 71

2.7.2欧姆接触 74

2.7.3 MIS结构 75

2.8太阳能光电转换原理——光生伏特效应 77

2.8.1半导体材料的光吸收 77

2.8.2光生伏特 79

参考文献 82

第三章 太阳能电池的结构和制备 83

3.1太阳能电池的结构和光电转换效率 85

3.2晶体硅太阳能电池的基本技术 89

3.2.1绒面结构 90

3.2.2 p-n接面制备 94

3.2.3铝背板 95

3.2.4金属电极 96

3.2.5减反射层 97

3.3薄膜太阳能电池 99

3.3.1砷化镓薄膜太阳能电池 100

3.3.2非晶硅薄膜太阳能电池 103

3.3.3多晶硅薄膜太阳能电池 107

3.3.4 CdTe薄膜太阳能电池 109

3.3.5 CulnSe2薄膜太阳能电池 112

参考文献 115

第四章 单晶硅材料 117

4.1硅的基本性质 119

4.2太阳能电池用硅材料 123

4.3高纯多晶硅的制备 125

4.3.1三氯硅烷氢还原法 126

4.3.2硅烷热分解法 127

4.3.3四氯化硅氢还原法 128

4.4太阳能阶多晶硅的制备 129

4.5区熔单晶硅 132

4.6直拉单晶硅 135

4.6.1直拉单晶硅的生长原理和技术 135

4.6.2新型直拉晶体硅的生长技术 140

4.6.3直拉单晶硅的掺杂 146

4.7硅晶片加工 153

4.7.1切断 153

4.7.2滚圆 154

4.7.3切片 155

4.7.4化学蚀刻 158

参考文献 159

第五章 直拉单晶硅中的杂质和差排 161

5.1直拉单晶硅中的氧 163

5.1.1氧的基本性质 163

5.1.2氧热施体 169

5.1.3氧沉淀 172

5.1.4硼氧复合体 182

5.2直拉单晶硅中的碳 189

5.2.1碳的基本性质 190

5.2.2碳和氧沉淀 192

5.3直拉单晶硅中的金属杂质 195

5.3.1金属杂质的基本性质 196

5.3.2金属复合体和沉淀 204

5.3.3金属杂质的控制 206

5.4直拉单晶硅中的差排 208

5.4.1差排的基本性质 209

5.4.2晶体硅中的差排结构 215

5.4.3晶体硅中差排的蚀刻和表征 216

5.4.4晶体硅中差排对太阳能电池的影响 220

参考文献 221

第六章 铸造多晶硅 223

6.1概述 224

6.2铸造多晶硅的制备技术 226

6.3铸造多晶硅的晶体生长 232

6.3.1铸造多晶硅的原材料 232

6.3.2坩埚 233

6.3.3晶体生长技术 233

6.3.4晶体生长的影响因素 236

6.3.5晶体掺杂 239

参考文献 240

第七章 铸造多晶硅中的杂质和缺陷 243

7.1铸造多晶硅中的氧 244

7.1.1原生铸造多晶硅中的氧杂质 244

7.1.2原生铸造多晶硅中的氧施体和氧沉淀 247

7.1.3铸造多晶硅中氧的热处理性质 250

7.2铸造多晶硅中的碳 255

7.2.1原生铸造多晶硅中的碳杂质 255

7.2.2铸造多晶硅中碳的热处理性质 256

7.3铸造多晶硅中的氮 261

7.3.1铸造多晶硅中的氮杂质 266

7.3.2铸造多晶硅中的氮氧复合体图 269

7.3.3铸造多晶硅中的氮对氧沉淀、氧施体的作用 269

7.4铸造多晶硅中的氢 269

7.4.1铸造多晶硅中的氢杂质 269

7.4.2铸造多晶硅中氢的钝化作用 272

7.5铸造多晶硅中的金属杂质和吸杂 273

7.5.1 铸造多晶硅中的金属杂质 273

7.5.2 铸造多晶硅中的金属沉淀 276

7.5.3铸造多晶硅的吸杂 277

7.6铸造多晶硅中的晶界 284

7.6.1铸造多晶硅的晶界 284

7.6.2铸造多晶硅晶界上的金属沉淀 288

7.6.3铸造多晶硅晶界的氢钝化 291

7.7铸造多晶硅中的差排 293

7.7.1铸造多晶硅的差排 293

7.7.2铸造多晶硅的差排对电学性能的影响 295

参考文献 297

第八章 带硅材料 299

8.1带硅材料的制备 301

8.1.1边缘限制薄膜带硅生长技术 301

8.1.2线牵引带硅生长技术 304

8.1.3枝网带硅技术 305

8.1.4基板上的带硅生长技术 306

8.1.5技术粉末带硅生长技术 308

8.2带硅生长的基本问题 309

8.2.1边缘稳定性 310

8.2.2应力控制 310

8.2.3产率 311

8.3带硅材料的缺陷和杂质 313

8.3.1带硅材料的晶界 313

8.3.2带硅材料的差排 313

8.3.3带硅材料的杂质 315

8.4带硅材料的氢钝化和吸杂 316

8.4.1带硅材料的氢钝化 316

8.4.2带硅材料的吸杂 318

参考文献 319

第九章 非晶硅薄膜 321

9.1非晶硅薄膜的基本性质 325

9.1.1非晶硅的原子结构特征 325

9.1.2非晶硅的能带结构 326

9.1.3非晶硅的基本特性 330

9.2电浆化学气相沉积制备非晶硅薄膜 331

9.2.1辉光放电的基本原理 332

9.2.2电浆辅助化学气相沉积制备非晶硅薄膜 334

9.2.3非晶硅薄膜的生长 336

9.2.4非晶硅薄膜的生长机制 338

9.3非晶硅薄膜的掺杂 343

9.3.1非晶硅的掺杂 343

9.3.2非晶硅薄膜中的杂质 345

9.4非晶硅薄膜中的氢 347

9.4.1硅氢键 348

9.4.2非晶硅中氢的态密度 349

9.5非晶硅薄膜中的光致衰减 351

9.5.1非晶硅薄膜的光致衰减效应 352

9.5.2非晶硅薄膜光致衰减效应的影响因素 354

9.5.3非晶硅薄膜光致衰减效应的减少和消除 356

9.6非晶硅合金薄膜 359

9.6.1非晶硅碳合金薄膜 360

9.6.2非晶硅锗合金薄膜 361

参考文献 363

第十章 多晶硅薄膜 365

10.1多晶硅薄膜的基本性质 367

10.1.1多晶硅薄膜的特点 367

10.1.2多晶硅薄膜的制备技术 368

10.1.3多晶硅薄膜的晶界和缺陷 372

10.1.4多晶硅薄膜的杂质 375

10.2化学气相沉积制备多晶硅薄膜 376

10.2.1电浆辅助化学气相沉积制备多晶硅薄膜 376

10.2.2低压化学气相沉积制备多晶硅薄膜 380

10.2.3热丝化学气相沉积制备多晶硅薄膜 381

10.3非晶硅晶化制备多晶硅薄膜 386

10.3.1固化晶化制备多晶硅薄膜 387

10.3.2金属诱导固化晶化制备多晶硅薄膜 389

10.3.3快速热处理晶化制备多晶硅薄膜 392

10.3.4雷射晶化制备多晶硅薄膜 397

参考文献 398

第十一章 GaAs半导体材料 401

11.1 GaAs材料的性质和太阳能电池 403

11.1.1 GaAs的基本性质 403

11.1.2 GaAs太阳能电池 407

11.2 GaAs体单晶材料 409

11.2.1布里基曼法制备GaAs单晶 410

11.2.2液封直拉法制备GaAs单晶 413

11.3 GaAs薄膜单晶材料 414

11.3.1液相磊晶制备GaAs薄膜单晶 415

11.3.2金属—有机化学气相沉积磊晶制备GaAs薄膜单晶 417

11.3.3 Si、Ge基板上磊晶制备GaAs薄膜材料 422

11.4 GaAs晶体中的杂质 425

11.4.1 GaAs单晶掺杂 425

11.4.2 GaAs单晶中的杂质 427

11.5 GaAs晶体中的缺陷 429

11.5.1 GaAs单晶中的点缺陷 430

11.5.2 GaAs单晶中的差排 431

11.5.3 GaAs单晶中缺陷的氢钝化 432

参考文献 434

第十二章 CdTe和CdS薄膜材料 437

12.1 CdTe材料和太阳能电池 437

12.1.1 CdTe薄膜材料的基本性质 439

12.1.2 CdTe薄膜太阳能电池 441

12.2 CdTe薄膜材料的制备 443

12.2.1近空间升华法 443

12.2.2电化学沉积法 448

12.2.3制备CdTe薄膜的其他技术 453

12.2.4 CdTe薄膜材料的热处理 454

12.3 CdS薄膜材料 457

12.3.1 CdS薄膜材料的基本性质 457

12.3.2 CdS薄膜材料的制备 464

12.3.3 CdS薄膜材料的热处理 464

12.3.4 CdS薄膜材料的缺陷 466

参考文献 466

第十三章 CulnSe2（CulnS2）薄膜材料 469

13.1 CulnSe2（CulnxGa1-xSe2）材料和太阳能电池 471

13.1.1 CulnSe2（CulnxGa1-xSe2）材料的基本性质 471

13.1.2 CulnSe2（CulnxGa1-xSe2）薄膜太阳能电池 473

13.2 CulnSe2（CulnGaSe2）薄膜材料的制备 474

13.2.1硒化法制备CulnSe2薄膜材料 475

13.2.2共蒸发法制备CulnSe2薄膜材料 476

13.2.3 CulnGaSe2薄膜材料的制备 478

13.3 CulnS2材料的性质和太阳能电池 481

13.3.1 CulnS2材料的基本性质 482

13.3.2 CulnS2太阳能电池 484

13.4 CulnS2薄膜材料的制备 485

13.4.1硫化法制备CulnS2薄膜材料 486

13.4.2溅镀沉积法制备CulnS2薄膜材料 487

13.4.3化学水浴法制备CulnS2薄膜材料 487

参考文献 490