第1章 光资源 1
1.1 光与光谱 1
1.1.1 光的本质 1
1.1.2 光波 1
1.1.3 光谱 2
1.2 太阳光谱能量分布 3
1.2.1 大气层外的太阳光谱 4
1.2.2 到达地面的太阳辐射 4
1.3 太阳辐射 4
1.3.1 太阳基本知识 4
1.3.2 太阳辐射基本概念 5
1.3.3 地面太阳辐射 6
1.4 全国光资源分布情况 8
本章 小结 9
思考题 9
第2章 原子结构 10
2.1 氢原子光谱与玻尔理论 10
2.1.1 氢原子光谱 10
2.1.2 玻尔理论 12
2.2 微观粒子运动的规律 14
2.2.1 波粒二象性 14
2.2.2 测不准原理 15
2.2.3 波函数与原子轨道 16
2.2.4 四个量子数 17
2.3 原子核外电子排布 19
2.3.1 屏蔽效应 19
2.3.2 穿透效应 20
2.3.3 能级交错及近似能级图 20
2.3.4 核外电子排布 23
本章 小结 24
思考题 24
第3章 化学键与分子结构 25
3.1 离子键 25
3.1.1 离子键的形成 25
3.1.2 离子键的形成条件 26
3.1.3 离子键的特点 26
3.1.4 离子晶体 27
3.1.5 离子晶体的结构 27
3.2 共价键 30
3.2.1 价键理论 30
3.2.2 共价键的类型 31
3.2.3 杂化轨道理论 32
3.2.4 分子晶体和原子晶体 35
3.3 金属键 36
3.3.1 金属键的改性共价理论 37
3.3.2 金属键的能带理论 37
3.3.3 金属键的本质 38
3.3.4 金属晶体 38
本章 小结 40
思考题 40
第4章 晶体的基本知识 41
4.1 晶体与非晶体 41
4.2 晶体的特性 42
4.2.1 晶体的自限性 42
4.2.2 晶体的对称性 43
4.2.3 晶体固定的熔点 44
4.2.4 晶体的均匀性 44
4.2.5 晶体的各向异性 45
4.2.6 晶体的解理性 45
4.2.7 最小内能和稳定性 46
4.2.8 X射线衍射特性 46
4.3 常见晶体的类型 46
4.3.1 晶体的分类 46
4.3.2 常见半导体材料 47
4.3.3 半导体的掺杂 47
4.4 空间点阵和晶胞 48
4.4.1 晶体的微观描述 48
4.4.2 晶格的周期性 50
4.4.3 晶列 晶向 晶面 51
4.4.4 晶体结构的分类 54
4.4.5 常见的晶体结构 57
4.4.6 晶体中原子排列的配位数和致密度 62
本章 小结 63
思考题 63
第5章 晶体缺陷 64
5.1 概述 64
5.2 晶体缺陷 65
5.2.1 点缺陷 66
5.2.2 线缺陷 68
5.2.3 面缺陷 74
5.2.4 体缺陷 76
5.3 晶硅中的缺陷及其影响 77
5.3.1 氧杂质及其影响 77
5.3.2 碳杂质及其影响 79
5.3.3 氢杂质及其影响 79
5.3.4 金属杂质及其影响 80
5.3.5 位错及其影响 81
5.3.6 晶界及其影响 81
本章 小结 82
思考题 82
第6章 半导体材料性能 84
6.1 半导体的特性 84
6.1.1 正格子和倒格子 84
6.1.2 波函数 85
6.1.3 半导体中的电子状态和能带 86
6.1.4 半导体中的杂质和缺陷能级 91
6.2 热平衡载流子 94
6.2.1 状态密度 94
6.2.2 统计规律 95
6.2.3 费米分布函数和费米能级 95
6.2.4 导带中的电子浓度和价带中的空穴浓度 97
6.2.5 非简并半导体 98
6.2.6 本征载流子浓度 99
6.2.7 杂质半导体的载流子浓度 100
6.2.8 简并半导体 103
6.3 非平衡载流子 104
6.3.1 准费米能级 104
6.3.2 半导体的光吸收 105
6.3.3 非平衡载流子的寿命 109
6.3.4 复合过程 110
6.4 载流子的输运 113
6.4.1 漂移运动 114
6.4.2 迁移率 115
6.4.3 扩散运动 115
6.4.4 电流密度方程，爱因斯坦关系式 117
6.4.5 泊松方程 118
6.4.6 连续性方程 119
6.5 PN结及其特性图 120
6.5.1 空间电荷区与接触电势差 120
6.5.2 PN结的电场强度 122
6.5.3 PN结的电势分布 123
6.5.4 空间电荷区宽度 123
6.5.5 PN结内电荷流动的定性描述 124
6.5.6 理想的电流-电压关系 124
6.5.7 电流电压关系的非理想因素 127
6.6 PIN结 128
6.7 金属-半导体接触 129
6.7.1 金属-半导体接触 130
6.7.2 欧姆接触 131
6.8 半导体-半导体异质结 132
本章 小结 134
思考题 134
第7章 光伏电池性能 135
7.1 光伏发电原理 135
7.1.1 光伏行为来源 135
7.1.2 光生伏特效应 137
7.1.3 光伏电池的I-V特性 138
7.2 光伏电池性能表征 139
7.3 光伏电池的效率 140
7.4 光伏电池效率分析 142
7.4.1 禁带宽度的影响 142
7.4.2 温度的影响 142
7.4.3 寿命和扩散长度的影响 143
7.4.4 寄生电阻的影响 143
7.5 晶硅光伏产业链概述 145
7.5.1 硅材料的冶炼 145
7.5.2 高纯度多晶硅的提纯 146
7.5.3 直拉单晶硅棒 146
7.5.4 铸造多晶硅锭 147
7.5.5 硅片加工 148
7.5.6 晶硅电池及组件制备 148
7.5.7 光伏发电系统 149
本章 小结 150
思考题 150
第8章 光伏电池的化学反应 151
8.1 酸反应 151
8.1.1 硅锭（棒）材料清洗过程中的酸腐蚀反应 151
8.1.2 硅片清洗过程的酸反应 151
8.1.3 光伏电池制备工艺中的酸反应 152
8.2 碱反应 153
8.2.1 硅锭（棒）材料清洗过程中的碱腐蚀反应 153
8.2.2 硅片清洗过程的碱反应 153
8.2.3 光伏电池制备工艺中的碱反应 153
8.3 其他化学反应 153
8.3.1 多晶硅原料制备中的化学反应 153
8.3.2 晶硅电池扩散工序中的化学反应 155
8.3.3 晶硅电池PECVD工序中的化学反应 156
本章 小结 156
思考题 156
第9章 其他新型太阳电池的理论知识 157
9.1 GaAs电池 157
9.1.1 GaAs的晶体结构 157
9.1.2 GaAs的能带结构 158
9.1.3 GaAs的迁移率和饱和漂移速度 159
9.1.4 GaAs晶体的缺陷和位错 159
9.1.5 GaAs晶体的杂质 160
9.1.6 砷化镓太阳电池的结构和制备方法 161
9.2 CdTe电池 162
9.2.1 CdTe材料的基本性质 162
9.2.2 CdTe太阳电池的结构和工作原理 163
9.2.3 CdTe太阳电池制备工艺 165
9.3 CIGS电池 166
9.3.1 CIGS材料的基本性质 166
9.3.2 CIGS太阳电池的结构和工作原理 167
9.3.3 CIGS太阳电池制备工艺 168
9.4 有机太阳电池 169
9.4.1 有机高分子太阳电池 169
9.4.2 染料敏化太阳电池 171
9.4.3 钙钛矿太阳电池 173
本章 小结 175
思考题 175
参考文献 176