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第1章 太阳电池和太阳光 1

1.1前言 2

1.2太阳电池发展概况 2

1.3阳光的物理来源 3

1.4太阳常数 4

1.5地球表面的太阳辐射强度 5

1.6直接辐射和漫射辐射 8

1.7太阳的视运动 8

1.8太阳的日照资料 10

1.9结语 12

第2章 半导体特性的回顾 15

2.1前言 16

2.2晶体结构和方向性 16

2.3禁止能隙 18

2.4允许能态的占有机率 18

2.5电子和电洞 22

2.6电子与电洞的动力学 23

2.7允许状态的能量密度 25

2.8电子和电洞的密度 26

2.9Ⅳ族半导体的键结模型 29

2.10 Ⅲ族和Ⅴ族掺杂剂 30

2.11载子浓度 32

2.12掺杂半导体中费米能阶的位置 34

2.13其他类型杂质的影响 35

2.14载子的传输 37

2.14.1漂移 37

2.14.2扩散 38

2.15结语 40

第3章 产生、复合及元件物理的基本方程式 43

3.1前言 44

3.2光与半导体的交互作用 44

3.3光吸收 47

3.3.1直接能隙半导体 47

3.3.2间接能隙半导体 48

3.3.3其他吸收过程 52

3.4复合过程 54

3.4.1从松弛（relaxtion ）到平衡 54

3.4.2辐射复合（radiative recombination） 54

3.4.3欧歇复合 56

3.4.4经由陷阱的复合 58

3.4.5表面复合 58

3.5半导体元件物理的基本方程式 59

3.5.1概述 59

3.5.2波松方程式 60

3.5.3电流密度方程式 61

3.5.4连续方程式 61

3.5.5方程组 62

3.6结语 63

第4章 p-n接面二极体 67

4.1前言 68

4.2 p-n接面的静电学 69

4.3接面电容 73

4.4载子注入 74

4.5准中性区内的扩散流 76

4.6暗特性 78

4.6.1准中性区内的少数载子 78

4.6.2少数载子电流 81

4.7照光特性 83

4.8太阳电池的输出参数 85

4.9有限电池尺寸对IO的影响 87

4.10结语 89

第5章 效率的极限、损失和测量 91

5.1前言 92

5.2效率的极限 92

5.2.1概要 92

5.2.2短路电流 92

5.2.3开路电压和效率 94

5.2.4黑体电池的效率极限 96

5.3温度的影响 97

5.4效率损失 99

5.4.1概要 99

5.4.2短路电流损失 99

5.4.3开路电压损失 100

5.4.4填满因子损失 102

5.5效率测量 105

5.6结语 107

第6章 标准硅太阳电池技术 111

6.1前言 112

6.2硅砂还原为冶金级硅 112

6.3冶金级硅提炼为半导体级硅 115

6.4半导体级多晶硅变成单晶硅晶圆 116

6.5从单晶晶圆到太阳电池 117

6.6从太阳电池到太阳电池模组 119

6.6.1模组构造 119

6.6.2电池的工作温度 122

6.6.3模组的耐久性 123

6.6.4模组电路设计 124

6.7能量计算 126

6.8结语 127

第7章 改进的硅电池技术 131

7.1前言 132

7.2太阳电池级硅 132

7.3硅片 133

7.3.1硅片的要求 133

7.3.2铸锭技术 134

7.3.3带硅 134

7.4电池的制造和互连 138

7.5候选工厂（candidate factories）的分析 141

7.6结语 146

第8章 硅太阳电池的设计 151

8.1前言 152

8.2主要考量 152

8.2.1光生载子的收集机率 152

8.2.2接面深度 157

8.2.3顶层的横向电阻 159

8.3基板掺杂 161

8.4背面场 163

8.5顶层的限制 165

8.5.1死层 165

8.5.2高掺杂效应 167

8.5.3对饱和电流密度的影响 167

8.6上电极的设计 167

8.7光学设计 176

8.7.1抗反射层 176

8.7.2绒面（textured surface） 179

8.8光谱响应 179

8.9结语 181

第9章 其他元件结构 185

9.1前言 186

9.2同质接面 186

9.3半导体异质接面 188

9.4金属一半导体异质接面 190

9.5实用的低电阻接触 192

9.6 M I S太阳电池 193

9.7光电化学 电池 197

9.7.1半导体—液体异质接面 197

9.7.2电化学太阳电池 197

9.7.3光电解电池 198

9.8结语 199

第10章 其他半导体 203

10.1前言 204

10.2多晶硅（pc-Si） 204

10.3非晶硅 205

10.4砷化镓太阳电池 209

10.4.1 GaAs的特性 209

10.4.2 GaAs同质接面 210

10.4.3 Ga1-xAlxAs/GaAs异质介面电池 211

10.4.4 AlAs/GaAs异质接面 212

10.5 Cu2S/CdS太阳电池 212

10.5.1电池结构 212

10.5.2工作特性 213

10.5.3 Cu2S/CdS电池的优缺点 215

10.6结语 216

第11章 聚光型系统 221

11.1前言 222

11.2理想聚光器 222

11.3固定式和定期调整式聚光器 224

11.4具追日功能的聚光器 226

11.5聚光型电池设计 228

11.6超高效率系统 231

11.6.1概要 231

11.6.2多能隙电池概念 231

11.6.3热光伏特（Thermophotovoltaic）转换 236

11.7结语 237

第12章 太阳光电系统：组成与应用 241

12.1前言 242

12.2能量的储存 242

12.2.1电化学电池 242

12.2.2大容量储能方法 244

12.3功率调节装置 246

12.4太阳光电应用 247

12.5结语 247

第13章 独立型系统的设计 249

13.1前言 249

13.2太阳电池模组的性能 250

13.3蓄电池性能 251

13.3.1性能要求 251

13.3.2铅—酸蓄电池组 252

13.3.3镍—镉蓄电池组 254

13.4功率控制 255

13.5系统的规模估算 258

13.6抽水站 265

13.7结语 266

第14章 住宅用和集中型太阳能电力系统 269

14.1前言 270

14.2住宅用系统 270

14.2.1储能方式的选择 270

14.2.2模组的安装 271

14.2.3供热 274

14.2.4系统的规划 274

14.2.5示范计画 276

14.3集中型发电厂 277

14.3.1一般考量 277

14.3.2运转模式 279

14.3.3卫星太阳能发电站 282

14.4结语 283

附录 287

参考书目 293

索引 295