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第1章 概论 1

1.1 能源和经济 1

1.2 3E问题 3

1.3 温室效应 4

1.3.1 地球温度估算 4

1.3.2 温室效应本质 4

1.4 太阳 5

1.5 太阳辐射 6

1.6 大气质量 9

1.7 太阳能的利用 10

1.8 太阳能的优缺点 11

1.9 太阳能电池的发展史 12

1.1 0 中国太阳能电池的历史及产业现状与未来 13

第2章 半导体物理基础 16

2.1 半导体 16

2.1.1 半导体分类和特征 16

2.1.2 电阻率、电导率 17

2.1.3 电子、空穴 17

2.2 载流子 18

2.2.1 载流子迁移率 18

2.2.2 载流子浓度 19

2.2.3 载流子产生、复合 19

2.3 纯度 21

2.4 本征半导体 21

2.5 杂质半导体 22

2.5.1 半导体中杂质填充 22

2.5.2 深／浅能级杂质 23

2.5.3 N型半导体 23

2.5.4 P型半导体 25

2.6 P-N结 26

2.6.1 P-N结形成 26

2.6.2 P-N结电势差和电场 27

2.6.3 P-N结单向导电性 30

2.6.4 P-N结击穿 30

2.7 晶体 32

2.7 1 晶体特征 32

2.7.2 晶体结构 33

2.7.3 晶向与晶面 34

2.7 4 晶向与晶面的关系 37

2.7.5 结晶过程 39

2.7.6 晶核形成 41

2.8 能级、能带 42

2.9 费米能级 43

2.1 0 半导体导电能力 44

2.1 1 晶体缺陷 46

第3章 太阳能电池基本原理 51

3.1 太阳能电池 51

3.1.1 光电效应与太阳能电池 51

3.1.2 光伏效应实质 52

3.1.3 丹伯效应 52

3.2 太阳能电池发电原理 53

3.2.1 太阳能电池基本结构 53

3.2.2 太阳能电池三区域 53

3.3 太阳能电池表征参数 54

3.4 太阳能电池电路模型 56

3.5 半导体光吸收 57

3.6 太阳能电池转换效率影响因素 60

3.6.1 光损失 60

3.6.2 载流子复合损失 61

3.6.3 串并联电阻损失 61

3.7 太阳能电池转化效率η极限 62

3.7.1 短路电流ISC极限 62

3.7.2 开路电压VOC极限 62

3 7 3 填充因子FF极限 63

3.7.4 转化效率η极限 63

3.8 温度对太阳能电池的影响 64

3.9 太阳能电池组件的“热斑效应” 65

3.1 0 量子效率 68

3.1 1 太阳能电池的光谱响应 69

第4章 多晶硅制造工艺 71

4.1 太阳能电池材料选择 71

4.2 硅材料特征 71

4.3 硅的用途 73

4.4 西门子法制造多晶硅 73

4.4.1 冶金级硅（MG-Si）制造 74

4.4.2 三氯硅烷制造 80

4.4.3 SiHCl3氢气还原制造SG-Si 84

4.5 改良西门子法制造多晶硅 87

4.5.1 改良西门子法优缺点 87

4.5.2 尾气回收原理 88

4.5.3 SiCl4氢化 88

4.5.4 SiHCl3还原反应设备的改进 89

4.6 硅烷热分解法制造多晶硅 90

4.6.1 硅烷物理、化学性质 90

4.6.2 硅烷热分解法优缺点 91

4.6.3 氯硅烷歧化法 92

4.6.4 硅合金分解法 93

4.6.5 四氟化硅还原法 94

4.6.6 硅烷热分解 94

4.7 多晶硅其他制造方法 95

第5章 晶体硅片制造工艺 97

5.1 直拉法制造单晶硅棒 97

5.1.1 直拉单晶炉结构 97

5.1.2 热场 100

5.1.3 熔体对流对固液界面形状的影响 103

5.1.4 重要的原辅料 104

5.1.5 直拉单晶硅制造流程 107

5.1.6 单晶硅良率控制 113

5.1.7 单晶硅品质控制 113

5.1.8 单晶硅杂质分布 114

5.2 磁控直拉法 115

5.2.1 磁控直拉法原理 115

5.2.2 磁控直拉法磁场问题 116

5.3 悬浮区熔法制造单晶硅棒 117

5.3.1 悬浮区熔原理及设备 117

5.3.2 悬浮区熔单晶生长 117

5.3.3 熔硅稳定问题 118

5.3.4 中子嬗变掺杂 119

5.3.5 直拉法与悬浮区熔法比较 119

5.4 多晶硅锭制造工艺 120

5.4.1 定向凝固传热分析 121

5.4.2 布里曼法 121

5.4.3 浇铸法 122

5.4.4 热交换法 122

5.4.5 电磁铸造法 123

5.4.6 多晶硅品质影响因素 123

5.5 硅带制造工艺 124

5.5.1 定边喂膜法 125

5.5.2 横向拉膜法 125

5.5.3 硅带其他制造方法 126

5.6 硅片切割工艺 127

5.6.1 修边／切方 127

5.6.2 切片 127

5.6.3 硅片表面质量检测 130

第6章 晶体硅太阳能电池片制造工艺 132

6.1 晶体硅太阳能电池 132

6.2 基板材料 133

6.3 表面制绒 134

6.3.1 硅片清洗 134

6.3.2 制绒意义和原理 134

6.3.3 单晶硅制绒 135

6.3.4 单晶硅制绒设备和流程 139

6.3.5 多晶硅制绒 140

6.3.6 多晶硅制绒设备和流程 141

6.3.7 绒面检测 144

6.4 扩散制P-N结 145

6.4.1 扩散原理 145

6.4.2 扩散方程 147

6.4.3 扩散分类 147

6.4.4 扩散系数 150

6.4.5 太阳能电池磷扩散制结原理 151

6.4.6 磷扩散工艺 152

6.4.7 硅片检验 155

6.4.8 等离子体刻蚀 157

6.4.9 去除磷硅玻璃 158

6.5 减反射膜α-SiNr：H制备 159

6.5.1 减反射膜原理 159

6.5.2 减反射膜材料的选择 160

6.5.3 α-SiNx：H减反射膜性质 161

6.5.4 α-SiNx：H制备方法——PECVD 163

6.5.5 α-SiNx：H检验 167

6.6 SiNx表面钝化作用 167

6.6.1 钝化原理 167

6.6.2 氢钝化作用 169

6.6.3 SiNx厚度与少子寿命关系 169

6.7 丝网印刷及烧结工艺 170

6.7.1 丝网印刷原理 170

6.7.2 印刷设备及参数 170

6.7.3 丝网印刷步骤 174

6.7.4 丝网印刷检验 175

6.7.5 烧结 176

6.7.6 烧结检验 177

第7章 硅太阳能光伏发电系统 178

7.1 光伏发电系统组成要素 178

7.2 太阳能电池组件 181

7.2.1 封装材料 182

7.2.2 组件制造过程 184

7.3 光伏阵列 189

7.3.1 光伏阵列输出特性 189

7.3.2 光伏阵列尺寸 189

7.3.3 最大功率点跟踪控制 190

7.4 并网系统 192

7.4.1 并网发电分类 193

7.4.2 并网发电优缺点 194

7.4.3 并网系统的孤岛问题 194

7.4.4 太阳能光伏建筑一体化 195

7.5 独立系统 196

7.6 混合系统 197

7.7 太阳能光伏发电系统设计 198

7.7.1 独立系统容量设计 199

7.7.2 混合系统设计 202

7.7.3 并网系统设计 203

7.7.4 光伏组件倾角的确定 203

7.7.5 太阳能电池方阵间距的计算 205

附录1 硅的部分特征@300K 206

附录2 常用物理常数 206

附录3 主要物理量 206

附录4 名词术语中英文对照 207

参照文献 211