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第一章 太阳能电池导论 1

习题 10

第二章 太阳能电池原理 11

2.1能带 12

2.2本质半导体 15

2.3外质半导体 17

2.4简并半导体 20

2.5外加电场下的能带图 21

2.6直接和非直接能隙半导体 22

2.7 pn接面理论 26

2.7.1无外加偏压（开路） 26

2.7.2顺向偏压 29

2.7.3逆向偏压 36

2.7.4空乏层电容 38

2.8半导体和光之间的相互作用 39

2.8.1半导体的光学特性 39

2.8.2半导体和电磁波之间的相互作用 40

2.9半导体的光吸收 41

2.9.1光吸收系数和光谱 41

2.9.2激子吸收 44

2.9.3能带边的光吸收 45

2.10用电子能带结构解释光学性质 46

2.10.1直接跃迁型的光吸收 47

2.10.2间接跃迁型的光吸收 48

2.10.3 Ge的吸收光谱 49

2.10.4 GaAs、a-Si的吸收光谱 51

2.11太阳能电池的工作原理 53

2.11.1太阳能电池的结构和作用 54

2.11.2太阳能电池的性能 56

2.11.3性能参数 58

2.11.4高效率太阳能电池 59

2.11.5理论极限效率 60

2.11.6提高转换效率的研究和开发 61

2.11.7多结多层结构的太阳能电池 62

习题 63

参考文献 64

第三章 单、多晶矽太阳能电池 65

前言 66

3.1单晶矽晶片之制作 67

3.1.1直拉法制造单晶矽（柴氏法） 67

3.1.2区熔法制造单晶矽（Floating zone technique， FZ） 71

3.2太阳能级单晶矽晶片加工 72

3.3多晶矽晶片之制作 75

3.4矽晶碇法 77

3.4.1坩埚下降法（Bridgman-Stockbarger method） 77

3.4.2热交换法（Heat exchanger method， HEM） 77

3.4.3浇铸法（Casting） 79

3.4.4电磁铸造法（Electromagnetic casting method， EMC） 79

3.5矽晶带法 80

3.5.1边缘成膜矽晶带法（Edge-defined film-fed growth method， EFG） 80

3.5.2基板矽晶带法（Ribbon Growth on Substrate， RGS） 81

3.5.3线状矽晶带法（String ribbon， SR） 82

3.6结晶矽太阳能电池的结构 83

3.6.1矽基板 83

3.6.2 p-n接面 84

3.6.3粗糙面 84

3.6.4抗反射层 85

3.6.5上电极 86

3.6.6背面电极 87

3.7矽基晶片型太阳能电池制程技术 88

3.7.1清洗处理（cleaning） 89

3.7.2粗糙化蚀刻（textureing） 90

3.7.3磷扩散（diffusion） 91

3.7.4磷玻璃蚀刻（phosphorus glass etching） 92

3.7.5抗反射层沉积（anti-reflective coating） 92

3.7.6金属电极 93

3.7.7烧结（firing） 94

3.7.8晶片边缘绝缘（edge isolation） 95

3.8单晶矽和多晶矽太阳能电池的比较 96

3.8.1单晶矽太阳能电池 96

3.8.2多晶矽太阳能电池 96

3.9高效率单晶矽太阳电池种类 98

3.10射极钝化背面局部扩散太阳电池 98

3.11埋入式接点太阳电池 99

3.12格栅太阳电池 100

习题 101

参考文献 101

第四章 非晶矽薄膜太阳能电池 105

4.1前言 106

4.2矽薄膜太阳能电池优点 109

4.3矽薄膜太阳能电池发展近况 110

4.4非晶矽材料简介 113

4.5非晶矽太阳能电池制程技术 121

4.5.1电浆辅助化学气相沉积系统 121

4.5.2多功能真空溅镀系统 122

4.5.3电子束金属蒸镀系统 123

4.6非晶矽薄膜太阳能电池高效率化技术 124

4.6.1堆叠型薄膜太阳能电池 125

4.6.2光捕捉技术的应用 128

4.6.3次波长结构制作方法 131

4.6.4光捕捉技术之范例 135

结论 141

习题 142

参考文献 142

第五章 CIGS薄膜太阳能电池 147

5.1基板 162

5.2背电极 163

5.3吸收层 164

5.3.1共蒸镀（co-evaporation） 164

5.3.2二阶段制程（Two-step process） 166

5.3.3非真空制程 167

5.4缓冲层 167

5.5本质氧化锌 168

5.6透明导电层 168

5.7发展现况 169

5.8铜锌锡硫/硒Cu2ZnSn（S，Se）4太阳能电池 170

习题 172

参考文献 175

第六章 Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池 179

6.1 Ⅲ-Ⅴ族太阳电池发展简史 180

6.2 Ⅲ-Ⅴ族太阳电池优缺点 181

6.3 Ⅲ-Ⅴ族太阳电池制程技术 181

6.3.1液相磊晶法（Liquid Phase Epitaxy，LPE） 182

6.3.2有机金属气相磊晶法（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy，MOVPE） 183

6.3.3分子束磊晶法（Molecular-Beam Epitaxy，MBE） 186

6.3.4化学束磊晶法（Chemical Beam Epitaxy，CBE） 189

6.4Ⅲ-Ⅴ族太阳电池材料简介 191

6.5单接面Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池 193

6.5.1简介 193

6.5.2理想的单接面太阳能电池条件 196

6.5.3 InGaP单接面太阳电池 196

6.5.4 GaAs单接面太阳能电池 199

6.6 InGaN太阳电池 204

6.6.1前言 204

6.6.2磊晶的挑战 205

6.7结论 218

习题 218

参考文献 219

第七章 新颖太阳能电池 221

7.1前言 222

7.2奈米结构矽太阳电池介绍 222

7.2.1奈米结构矽太阳电池制程 223

7.2.2奈米结构的非晶矽太阳能电池 225

7.2.3奈米及微米复合结构抗反射层 227

7.3量子点（Quantum dot） 231

7.3.1量子点的合成 233

7.3.2量子点在太阳能上的应用 234

7.4中间能带型太阳能电池 241

7.5热载子太阳能电池 242

7.6热光伏特太阳能电池 243

7.7频谱转换太阳能电池 244

7.8奈米结构太阳能电池 245

习题 247

参考文献 247

第八章 太阳能电池应用 249

8.1前言 250

8.2食 250

8.3衣 255

8.4住 258

8.5行 263

8.6育 267

8.7乐 271

8.8其他 280

习题 281

参考文献 281

第九章 奈米检测技术 285

9.1表面或材料内部的显微结构影像分析 286

9.1.1扫描式电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM） 286

9.1.2穿透式电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM） 288

9.1.3原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM） 290

9.2晶体结构与成分分析 291

9.2.1 X光绕射分析仪（X-ray Diffraction， XRD） 291

9.2.2能量散射光谱仪（Energy Dispersive Spectrometer，EDS） 292

9.2.3二次离子质谱仪（secondary ion mass spectrometer，SIMS） 293

9.3光学特性分析 294

9.3.1光致发光光谱仪（Photoluminescence Measurement system，PL） 294

9.3.1光谱分析仪（Spectroscope） 296

9.3.2拉曼光谱仪（Raman Spectrometer） 296

9.4电性分析 298

9.4.1霍尔量测（Hall Measurement） 298

9.4.2直流电性量测系统（I-V Measurement） 299

9.4.3光电转换效率量测系统（Incident Photo to Current Conversion Efficiency，IPCE） 300

习题 301

参考文献 301

索引 303

习题解答 310