薄膜太阳电池的基础与应用 太阳能光伏发电的新发展PDF电子书下载

第1章 总论 1

1.1 地球环境问题和太阳能光伏发电 2

1.2 太阳能光伏发电 3

1.2.1 太阳能光伏发电系统与太阳电池 3

1.2.2 太阳电池成本与发电成本 3

1.2.3 太阳能光伏发电 4

1.3 太阳电池的种类 5

1.4 薄膜太阳电池的特性 6

1.4.1 吸收系数 6

1.4.2 能量回收期（EPT） 7

1.5 太阳电池产业的现状 8

1.5.1 太阳电池的产量变化 8

1.5.2 产量预测 10

1.6 转换效率的理论值和实测值 11

1.7 各国的规划 15

1.7.1 新阳光计划的技术开发 15

1.7.2 2030年的研发课题 16

1.7.3 太阳能光伏发电系统的普及政策 19

1.7.4 欧美的开发计划 20

1.8 薄膜太阳电池的发展趋势与课题 21

1.8.1 硅系薄膜 21

1.8.2 CIGS、CdTe 22

1.8.3 转换效率汇总 23

1.9 有机材料系的可能性 24

参考文献 25

第2章 硅太阳电池的基础 27

2.1 硅太阳电池的工作原理 28

2.1.1 太阳光谱和硅的光物理特性 28

2.1.2 载流子的发生与复合 29

2.1.3 硅太阳电池的工作分析 32

2.1.4 理想转换效率和高效率化方法 37

参考文献 39

2.2 硅太阳电池的制造方法 40

2.2.1 用于太阳电池的硅片的制造方法 40

2.2.2 硅太阳电池的制造方法 42

参考文献 46

2.3 硅太阳电池的基础特性 47

2.3.1 光谱灵敏度特性 47

2.3.2 太阳电池的等效电路 50

2.3.3 硅太阳电池的电流-电压特性 51

2.3.4 温度特性 61

参考文献 61

2.4 硅太阳电池的应用 62

2.4.1 住宅用PV系统的晶硅太阳电池组件 62

2.4.2 大型PV系统设置事例 63

2.4.3 聚光型太阳电池 65

2.4.4 航天太阳电池 66

参考文献 67

第3章 非晶体太阳电池 69

3.1 太阳电池材料的基础物理特性 70

3.1.1 能带端电子状态和电气特性［1-5，6］ 70

3.1.2 光吸收光谱与光学禁带宽度［1-5，7］ 72

3.1.3 结构缺陷、深定域能级群和载流子输送特性［1-5］ 73

3.1.4 光致衰减效应（Staebler-Wronski效应）［1-5，8，9］ 75

参考文献 81

3.2 制膜技术 81

3.2.1 引言 81

3.2.2 非晶硅材料的制膜技术 82

3.2.3 等离子CVD法 82

3.2.4 高品质非晶硅系薄膜材料的制造 86

3.2.5 结束语 88

参考文献 88

3.3 非晶体太阳电池的工作分析 89

3.3.1 硅太阳电池和非晶体太阳电池 89

3.3.2 非晶体太阳电池的工作分析 91

3.3.3 级联太阳电池 98

参考文献 100

3.4 非晶体太阳电池的高效率化技术 100

3.4.1 引言 100

3.4.2 发电层 102

3.4.3 涂料层 105

3.4.4 叠层太阳电池 107

3.4.5 光稳定性 110

3.4.6 结构设计 112

3.4.7 透明导电氧化物（TCO）膜 113

参考文献 114

3.5 非晶体太阳电池的批量化生产技术 118

3.5.1 引言 118

3.5.2 制造过程的主要技术 118

3.5.3 玻璃衬底型非晶体太阳电池的批量化生产技术 122

3.5.4 薄膜衬底型非晶体太阳电池的批量化生产技术 123

3.5.5 今后的课题 127

参考文献 128

3.6 薄膜太阳电池所用的透明导电膜 128

3.6.1 引言 128

3.6.2 导电性 129

3.6.3 透明性 129

3.6.4 织构 131

3.6.5 膜材料和制作方法 133

3.6.6 透明导电膜的特性例子 135

3.6.7 透明导电膜今后的课题 135

参考文献 135

3.7 非晶体太阳电池的应用实例 137

第4章 晶体硅薄膜太阳电池 141

4.1 多晶硅薄膜太阳电池的理论分析 142

4.1.1 制作方法与结结构 142

4.1.2 二维模拟法 142

4.1.3 理论工作分析 146

4.1.4 达到可能效率和高效率化的课题 152

参考文献 156

4.2 多晶硅薄膜的低温高速制膜技术 156

4.2.1 多晶硅薄膜低温形成的历史 156

4.2.2 多晶硅和微晶硅的物理特性 157

4.2.3 晶体硅低温生长的机制 160

4.2.4 非热平衡工艺处理的高速化技术 162

4.2.5 器件技术因素 165

参考文献 166

4.3 用非热平衡工艺处理的多晶硅薄膜太阳电池 168

4.3.1 用非热平衡工艺处理多晶硅薄膜太阳电池的特征 168

4.3.2 用非热平衡工艺处理的微晶硅薄膜太阳电池 169

4.3.3 微晶硅薄膜太阳电池的载流子输送 171

4.3.4 薄膜微晶硅电池的陷光效果 172

4.3.5 混合型太阳电池的应用 175

参考文献 177

4.4 用热平衡工艺处理的晶体硅薄膜太阳电池 177

4.4.1 引言 177

4.4.2 用CVD法的晶体硅薄膜沉积技术 178

4.4.3 器件特性 183

4.4.4 小结 186

参考文献 186

第5章 Cu（InGa）Se2系薄膜太阳电池 189

5.1 CIGS太阳电池的基础 190

5.1.1 CIS系的物理特性 190

5.1.2 CIGS太阳电池的特征 201

5.1.3 太阳电池的结构和工作原理 202

5.1.4 制膜法 204

5.1.5 小面积电池的性能 206

参考文献 208

5.2 CIGS太阳电池的高效率化技术 211

5.2.1 光吸收层CIS膜形成技术 211

5.2.2 界面控制技术 216

5.2.3 缓冲层、窗口层形成技术 219

5.2.4 高效率化技术的发展方向 221

参考文献 221

5.3 CIGS太阳电池的批量化生产技术 224

5.3.1 CIGS太阳电池组件的特征 224

5.3.2 CIGS太阳电池的批量化生产技术 225

参考文献 229

5.4 CIGS太阳电池的应用举例 230

5.4.1 组件的稳定性：室外曝露试验 230

5.4.2 组件的稳定性：加速老化试验 231

参考文献 232

第6章 CdTe太阳电池 235

6.1 CdTe太阳电池的高效率化和批量化生产技术 236

6.1.1 引言 236

6.1.2 CdTe太阳电池的发展历史 236

6.1.3 CdTe薄膜太阳电池的结构和制造过程 239

6.1.4 高效率化技术 243

6.1.5 批量化生产技术 246

参考文献 248

6.2 CdTe太阳电池的界面评估 252

6.2.1 CdS／CdTe界面上CdTe1－χSχ混晶层的存在与组成比 252

6.2.2 n-P结界面的位置 253

6.2.3 Cu扩散 254

6.2.4 界面对太阳电池特性的影响 255

参考文献 255

第7章 薄膜太阳电池的测定法 257

7.1 测定标准和光谱灵敏度特性 258

7.1.1 测定标准 258

7.1.2 光谱灵敏度特性 259

7.2 太阳电池输出特性的测定法 260

7.2.1 转换效率 260

7.2.2 测定的标准 261

7.2.3 室内测定法 262

7.2.4 室外测定法 262

7.2.5 稳定化效率 263

7.2.6 多结太阳电池的测定法 263

7.2.7 CIS、CdTe太阳电池的测定法 264

7.3 标准太阳电池的校正法 265

7.3.1 标准太阳电池 265

7.3.2 国际巡回测定和WPVS 265

7.3.3 IEC标准和JIS标准的动向 266

7.3.4 光谱辐照度分布的测定法 268

参考文献 269

第8章 薄膜太阳电池的展望 271

8.1 太阳电池和组件 272

8.2 太阳能光伏发电系统 272

8.3 建材一体化组件 274

8.4 以建筑标准法为基准的耐燃材料认定 275

8.5 独户太阳能光伏发电住宅周围的环境、动向 275

8.6 大楼用建材一体化组件 276

8.7 带融雪功能的太阳电池组件及积雪地方的太阳能光伏发电特性 277

8.8 建材一体化组件的展望 278

8.9 AC组件 278

8.10 再利用技术 278

8.11 面向可移动太阳能光伏发电系统的展望 279

8.12 今后的普及展望 280

索引 284