第1章 太阳能和光电转换 1
1.1太阳能 1
1.2太阳能辐射和吸收 2
1.3太阳能光电的研究和应用历史 3
1.4太阳电池的研究和开发 6
参考文献 8
第2章 太阳能光电材料及物理基础 10
2.1半导体材料和太阳能光电材料 10
2.1.1半导体材料 10
2.1.2太阳能光电材料 11
2.2载流子和能带 12
2.2.1载流子 12
2.2.2能带结构 12
2.2.3电子和空穴 15
2.3杂质和缺陷能级 16
2.3.1杂质半导体 16
2.3.2杂质能级 17
2.3.3深能级 18
2.3.4缺陷能级 19
2.4热平衡下的载流子 20
2.4.1载流子的状态密度和统计分布 20
2.4.2本征半导体的载流子浓度 23
2.4.3杂质半导体的载流子浓度和补偿 23
2.5非平衡少数载流子 25
2.5.1非平衡载流子的产生、复合和寿命 26
2.5.2非平衡载流子的扩散 27
2.5.3非平衡载流子在电场下的漂移和扩散 28
2.6 p-n结 30
2.6.1 p-n结的制备 30
2.6.2 p-n结的能带结构 32
2.6.3 p-n结的电流电压特性 34
2.7金属-半导体接触和MIS结构 35
2.7.1金属-半导体接触 35
2.7.2欧姆接触 37
2.7.3 MIS结构 38
2.8太阳能光电转换原理——光生伏特效应 39
2.8.1半导体材料的光吸收 39
2.8.2光生伏特 40
参考文献 41
第3章 太阳电池的结构和制备 42
3.1太阳电池的结构和光电转换效率 42
3.2晶体硅太阳电池的基本工艺 44
3.2.1绒面结构 44
3.2.2 p-n结制备 46
3.2.3减反射层 47
3.2.4丝网印刷 48
3.2.5烧结 49
3.3薄膜太阳电池 49
3.3.1砷化镓薄膜太阳电池 49
3.3.2非晶硅薄膜太阳电池 51
3.3.3多晶硅薄膜太阳电池 53
3.3.4 CdTe薄膜太阳电池 54
3.3.5 CuInSe2 （CuInGaSe2）薄膜太阳电池 55
参考文献 57
第4章 单晶硅材料 58
4.1硅的基本性质 58
4.2太阳电池用硅材料 61
4.3高纯多晶硅的制备 62
4.3.1三氯氢硅氢还原法 62
4.3.2硅烷热分解法 63
4.3.3四氯化硅氢还原法 63
4.4太阳能级多晶硅的制备 64
4.4.1太阳能级多晶硅 64
4.4.2物理冶金技术制备太阳能级多晶硅 64
4.5区熔单晶硅 67
4.6直拉单晶硅 67
4.6.1直拉单晶硅的生长原理和工艺 67
4.6.2新型直拉晶体硅的生长技术 70
4.6.3直拉单晶硅的掺杂 73
4.7硅晶片加工 76
4.7.1切断 76
4.7.2滚圆 76
4.7.3切片 77
4.7.4化学腐蚀 79
参考文献 79
第5章 直拉单晶硅中的杂质和位错 81
5.1直拉单晶硅中的氧 81
5.1.1氧的基本性质 82
5.1.2氧热施主 84
5.1.3氧沉淀 86
5.1.4硼氧复合体 90
5.2直拉单晶硅中的碳 94
5.2.1碳的基本性质 94
5.2.2碳和氧沉淀 95
5.3直拉单晶硅中的金属杂质 97
5.3.1金属杂质的基本性质 97
5.3.2金属复合体和沉淀 101
5.3.3金属杂质的控制 102
5.4直拉单晶硅中的位错 103
5.4.1位错的基本性质 104
5.4.2晶体硅中的位错结构 106
5.4.3晶体硅中位错的腐蚀和表征 107
5.4.4晶体硅中位错对太阳电池的影响 109
参考文献 110
第6章 铸造多晶硅 112
6.1概述 112
6.2铸造多晶硅的制备工艺 113
6.3铸造多晶硅的晶体生长 116
6.3.1铸造多晶硅的原材料 116
6.3.2坩埚 117
6.3.3晶体生长工艺 117
6.3.4晶体生长的影响因素 118
6.3.5晶体掺杂 120
6.4高效铸造多晶硅的制备 121
6.5铸造类（准）单晶硅的制备 122
参考文献 125
第7章 铸造多晶硅中的杂质和缺陷 126
7.1铸造多晶硅中的氧 126
7.1.1原生铸造多晶硅中的氧杂质 126
7.1.2原生铸造多晶硅中的氧施主和氧沉淀 127
7.1.3铸造多晶硅中氧的热处理性质 129
7.2铸造多晶硅中的碳 131
7.2.1原生铸造多晶硅中的碳杂质 131
7.2.2铸造多晶硅中碳的热处理性质 132
7.3铸造多晶硅中的氮 134
7.3.1铸造多晶硅中的氮杂质 134
7.3.2铸造多晶硅中的氮氧复合体 136
7.3.3铸造多晶硅中的氮对氧沉淀、氧施主的作用 138
7.4铸造多晶硅中的氢 138
7.4.1铸造多晶硅中的氢杂质 138
7.4.2铸造多晶硅中氢的钝化作用 139
7.5铸造多晶硅中的金属杂质和吸杂 140
7.5.1铸造多晶硅中的金属杂质 140
7.5.2铸造多晶硅中的金属沉淀 141
7.5.3铸造多晶硅的吸杂 142
7.6铸造多晶硅中的晶界 145
7.6.1铸造多晶硅的晶界 145
7.6.2铸造多晶硅晶界上的金属沉淀 147
7.6.3铸造多晶硅晶界的氢钝化 149
7.7铸造多晶硅中的位错 150
7.7.1铸造多晶硅的位错 150
7.7.2铸造多晶硅的位错对电学性能的影响 151
参考文献 152
第8章 带硅材料 153
8.1带硅材料的制备 153
8.1.1边缘限制薄膜带硅生长技术 154
8.1.2线牵引带硅生长技术 155
8.1.3枝网带硅工艺 155
8.1.4衬底上的带硅生长技术 156
8.1.5工艺粉末带硅生长技术 157
8.2带硅生长的基本问题 158
8.2.1边缘稳定性 158
8.2.2应力控制 158
8.2.3产率 159
8.3带硅材料的缺陷和杂质 159
8.3.1带硅材料的晶界 159
8.3.2带硅材料的位错 160
8.3.3带硅材料的杂质 161
8.4带硅材料的氢钝化和吸杂 161
8.4.1带硅材料的氢钝化 161
8.4.2带硅材料的吸杂 162
参考文献 163
第9章 非晶硅薄膜 164
9.1非晶硅薄膜的基本性质 165
9.1.1非晶硅的原子结构特征 165
9.1.2非晶硅的能带结构 166
9.1.3非晶硅的基本特性 168
9.2等离子体化学气相沉积制备非晶硅薄膜 169
9.2.1辉光放电的基本原理 169
9.2.2等离子增强化学气相沉积制备非晶硅薄膜 170
9.2.3非晶硅薄膜的生长 171
9.2.4非晶硅薄膜的生长机理 172
9.3非晶硅薄膜的掺杂 174
9.3.1非晶硅的掺杂 174
9.3.2非晶硅薄膜中的杂质 175
9.4非晶硅薄膜中的氢 176
9.4.1硅氢键 176
9.4.2非晶硅中氢的态密度 177
9.5非晶硅薄膜中的光致衰减 178
9.5.1非晶硅薄膜的光致衰减效应 178
9.5.2非晶硅薄膜光致衰减效应的影响因素 180
9.5.3非晶硅薄膜光致衰减效应的减少和消除 180
9.6非晶硅合金薄膜 182
9.6.1非晶硅碳合金薄膜 182
9.6.2非晶硅锗合金薄膜 183
9.7非晶硅/微晶硅叠层薄膜材料 184
参考文献 184
第10章 多晶硅薄膜 186
10.1多晶硅薄膜的基本性质 186
10.1.1多晶硅薄膜的特点 186
10.1.2多晶硅薄膜的制备技术 187
10.1.3多晶硅薄膜的晶界和缺陷 189
10.1.4多晶硅薄膜的杂质 190
10.2化学气相沉积制备多晶硅薄膜 191
10.2.1等离子增强化学气相沉积制备多晶硅薄膜 191
10.2.2低压化学气相沉积制备多晶硅薄膜 193
10.2.3热丝化学气相沉积制备多晶硅薄膜 194
10.3非晶硅晶化制备多晶硅薄膜 196
10.3.1固化晶化制备多晶硅薄膜 197
10.3.2金属诱导固化晶化制备多晶硅薄膜 198
10.3.3快速热处理晶化制备多晶硅薄膜 199
10.3.4激光晶化制备多晶硅薄膜 201
参考文献 202
第11章 GaAs半导体材料 204
11.1 GaAs材料的性质和太阳电池 204
11.1.1 GaAs的基本性质 204
11.1.2 GaAs太阳电池 207
11.2 GaAs体单晶材料 208
11.2.1布里奇曼法制备GaAs单晶 208
11.2.2液封直拉法制备GaAs单晶 210
11.3 GaAs薄膜单晶材料 211
11.3.1液相外延制备GaAs薄膜单晶 211
11.3.2金属-有机化学气相沉积外延制备GaAs薄膜单晶 212
11.3.3 Si、 Ge衬底上外延制备GaAs薄膜材料 215
11.4 GaAs晶体中的杂质 216
11.4.1 GaAs单晶掺杂 216
11.4.2 GaAs单晶中的杂质 217
11.5 GaAs晶体中的缺陷 219
11.5.1 GaAs单晶中的点缺陷 219
11.5.2 GaAs单晶中的位错 219
11.5.3 GaAs单晶中缺陷的氢钝化 220
参考文献 221
第12章 CdTS和CdS薄膜材料 222
12.1 CdTe材料和太阳电池 222
12.1.1 CdTe薄膜材料的基本性质 222
12.1.2 CdTe薄膜太阳电池 224
12.2 CdTe薄膜材料的制备 224
12.2.1近空间升华法 225
12.2.2电化学沉积法 226
12.2.3气相输运沉积法 230
12.2.4制备CdTe薄膜的其他技术 230
12.2.5 CdTe薄膜材料的热处理 231
12.3 CdS薄膜材料 232
12.3.1 CdS薄膜材料的基本性质 232
12.3.2 CdS薄膜材料的制备 232
12.3.3 CdS薄膜材料的热处理 235
12.3.4 CdS薄膜材料的缺陷 236
参考文献 237
第13章 CuInSe2 （CuInGaSe2）系列薄膜材料 239
13.1 CuInSe2 （CuInr Ga1-xSe2）材料和太阳电池 240
13.1.1 CuInSe2 （CuInx.Ga1-rSe2）材料的基本性质 240
13.1.2 CuInSe2 （CuInxGa1-xSe2）薄膜太阳电池 241
13.2 CuInSe2 （CuInGaSe2）薄膜材料的制备 241
13.2.1硒化法制备CuInSe2薄膜材料 242
13.2.2共蒸发法制备CuInSe2薄膜材料 242
13.2.3 CuInGaSe2薄膜材料的制备 243
13.3 CuInS2材料的性质和太阳电池 245
13.3.1 CuInS2材料的基本性质 245
13.3.2 CuInS2太阳电池 247
13.4 CuInS2薄膜材料的制备 247
13.4.1硫化法制备CuInS2薄膜材料 247
13.4.2溅射沉积法制备CuInS2薄膜材料 248
13.4.3化学水浴法制备CuInS2薄膜材料 248
13.5 Cu2 ZnSnS4薄膜材料和太阳电池 250
13.5.1 Cu2 ZnSnS4材料的基本性质 250
13.5.2 Cu2 ZnSnS的太阳电池 251
13.6 Cu2 ZnSnS4薄膜材料的制备 252
13.6.1蒸发法制备CZTS薄膜材料 252
13.6.2溅射法制备CZTS薄膜材料 253
13.6.3化学溶液法制备CZTS薄膜材料 254
参考文献 255