1绪论 1
1.1 能源与环境 1
1.2 新能源 1
1.3 太阳能 3
1.4 太阳电池的研究和应用历史 4
1.5 中国太阳电池的产业现状与未来 5
2太阳能光电转换材料及物理基础 9
2.1 半导体材料 9
2.2 半导体中载流子的统计 13
2.3 费米能级和载流子的统计 13
2.3.1 费米分布函数 13
2.3.2 费米能级 14
2.4 本征半导体的载流子密度 15
2.4.1 本征半导体（intrinsic） 15
2.4.2 本征半导体的费米能级 15
2.4.3 本征载流子密度ni 16
2.5 PN结 17
2.5.1 PN结的形成及其杂质分布 17
2.5.2 PN结的空间电荷区与内建电场 19
2.5.3 热平衡状态下的PN结能带结构 19
2.5.4 PN结的伏安特性曲线 20
2.5.5 偏置条件下的PN结 21
2.5.6 理想PN结的伏安特性 24
2.6 半导体材料的光吸收 25
2.7 光生伏特效应 26
2.7.1 PN结的光伏效应 26
2.7.2 光照PN结的电流-电压方程 26
3硅太阳电池的结构和制备 29
3.1 硅太阳电池的结构和光电转换效率 29
3.1.1 硅太阳电池的结构 29
3.1.2 硅太阳电池的光电转换效率及测试 31
3.2 晶硅太阳电池的基本生产工艺 34
3.2.1 硅片检测 34
3.2.2 表面制绒 34
3.2.3 扩散制结 35
3.2.4 去磷硅玻璃 36
3.2.5 等离子刻蚀 36
3.2.6 镀减反射膜 36
3.2.7 丝网印刷 37
3.2.8 快速烧结 37
4硅及其化合物 39
4.1 硅元素 39
4.2 硅单质及其性质 39
4.2.1 硅的物理性质 39
4.2.2 硅的化学性质 42
4.2.3 硅的分类及应用 43
5硅的提纯 45
5.1 太阳电池用硅材料 45
5.2 化学提纯 45
5.2.1 中间产物的合成 45
5.2.2 中间产物的提纯 45
5.2.3 中间产物的还原 46
5.3 物理提纯 46
5.3.1 湿法提纯（酸浸） 46
5.3.2 分凝现象 47
5.3.3 正常凝固 48
5.3.4 定向凝固 48
5.3.5 区域提纯 50
5.3.6 杂质蒸发 53
6单晶硅材料 54
6.1 单晶硅的生长 54
6.1.1 硅单晶的区熔生长（FZ） 54
6.1.2 硅单晶的直拉生长（CZ） 56
6.2 单晶硅中的缺陷和杂质 63
6.2.1 单晶硅中的缺陷 64
6.2.2 单晶硅中的杂质 67
6.2.3 单晶硅中杂质和缺陷的控制与利用 72
7多晶硅的制备及其缺陷和杂质 74
7.1 冶金级硅的制备 74
7.1.1 冶金级硅生产工艺 74
7.1.2 工业硅熔炼过程反应机理 75
7.2 高纯多晶硅制备方法 77
7.2.1 三氯氢硅还原法（SIMENS法） 77
7.2.2 硅烷热分解法 79
7.2.3 太阳能级多晶硅制备新工艺及技术简介 81
7.3 铸造多晶硅的制备及其杂质和缺陷 82
7.3.1 铸造多晶硅的制备 82
7.3.2 铸造多晶硅中的缺陷和杂质 93
8硅材料加工 107
8.1 单晶硅的加工 108
8.1.1 硅抛光片的几何参数及一些参数定义 109
8.1.2 割断 112
8.1.3 滚圆和切方块 113
8.1.4 切片 113
8.1.5 倒角 114
8.1.6 磨片 114
8.1.7 化学腐蚀 115
8.1.8 抛光 115
8.1.9 包装和储存 118
8.2 多晶硅的加工 119
8.3 硅片腐蚀和抛光工艺的化学原理 120
8.3.1 硅片腐蚀工艺的化学原理 120
8.3.2 抛光工艺的化学原理 121
8.4 硅片清洗及原理 122
8.4.1 清洗的作用 122
8.4.2 清洗的原理 122
9硅薄膜材料 125
9.1 非晶硅薄膜材料 125
9.1.1 非晶硅薄膜的特征及基本性质 126
9.1.2 非晶硅薄膜的制备 127
9.1.3 非晶硅薄膜的缺陷及钝化 130
9.2 多晶硅薄膜材料 132
9.2.1 多晶硅薄膜的特征和基本性质 132
9.2.2 多晶硅薄膜的制备 133
9.2.3 多晶硅薄膜的晶界和缺陷 138
10硅材料的测试与分析 139
10.1 硅材料的电学参数测量 139
10.1.1 导电型号的测量 139
10.1.2 电阻率的测量 141
10.1.3 少子寿命的测量 144
10.1.4 霍尔系数的测定 153
10.1.5 迁移率的测量 155
10.2 硅材料物理化学性能的分析 156
10.2.1 X射线分析 156
10.2.2 光谱分析 158
10.2.3 质谱与能谱分析 163
10.3 硅晶体结构特性的检测 165
10.3.1 表面机械损伤和硅单晶中应变的测量 165
10.3.2 晶向的测定 166
10.3.3 膜厚的测量 167
参考文献 169