第1章 绪论 1
1.1 太阳电池的发展历程 1
1.1.1 叠层太阳电池 2
1.1.2 晶体Si太阳电池 3
1.1.3 薄膜太阳电池 4
1.1.4 染料敏化太阳电池 7
1.1.5 聚合物太阳电池 7
1.2 太阳电池的未来展望 8
1.2.1 多结叠层太阳电池 8
1.2.2 纳米结构太阳电池 9
1.2.3 光电化学太阳电池 11
参考文献 12
第2章 纳米结构光伏材料的制备方法 15
2.1 量子点与纳米晶粒的制备方法 15
2.1.1 量子点的物理自组织生长 16
2.1.2 纳米晶粒的化学自组装合成 19
2.1.3 Si纳米晶粒薄膜的制备方法 20
2.2 纳米线与纳米管的制备方法 22
2.2.1 Si纳米线的生长 22
2.2.2 ZnO纳米线的生长 24
2.2.3 TiO2与Si纳米管的生长 25
2.2.4 单壁与多壁碳纳米管的生长 26
2.3 异质结与量子阱的制备方法 27
2.3.1 晶格匹配量子阱结构的生长 27
2.3.2 晶格失配量子阱结构的生长 27
参考文献 28
第3章 纳米结构太阳电池的物理基础 30
3.1 半导体的光吸收特性 30
3.2 半导体的光生伏特效应 32
3.2.1 p-n结的光生伏特效应 32
3.2.2 肖特基势垒的光生伏特效应 32
3.3 p-n结太阳电池的Ⅰ-Ⅴ特性 33
3.3.1 无光照时的Ⅰ-Ⅴ特性 33
3.3.2 有光照时的Ⅰ-Ⅴ特性 35
3.4 p-n结太阳电池的光伏参数 37
3.4.1 短路电流密度 37
3.4.2 开路电压 38
3.4.3 填充因子 38
3.4.4 功率转换效率 40
3.4.5 光子收集效率 41
3.4.6 Shockley-Queisser极限效率 41
3.5 p-n结太阳电池的能量损耗机制 42
3.6 纳米结构材料的物理性质 43
3.6.1 纳米结构材料的电子状态 43
3.6.2 纳米结构材料的若干物理效应 46
3.7 纳米结构太阳电池中的光生载流子输运 48
3.7.1 光生载流子的分离 48
3.7.2 光生载流子的收集 49
3.8 几种主要纳米结构光伏材料的物理性质 50
3.8.1 Si纳米结构 51
3.8.2 TiO2纳米结构 51
3.8.3 ZnO纳米结构 52
3.8.4 PbSe、PbS和PbTe纳米结构 52
3.8.5 CdTe、CdSe和CdS纳米结构 52
3.8.6 InAs、InGaAs和GaInP纳米结构 53
参考文献 53
第4章 硅基薄膜太阳电池 54
4.1 Si基薄膜材料的结构特征和光电性质 54
4.1.1 Si基薄膜材料的结构特点 54
4.1.2 Si基薄膜材料的光电特性 57
4.2 Si基薄膜太阳电池的器件结构 58
4.3 pc-Si薄膜太阳电池 59
4.3.1 pc-Si薄膜太阳电池 60
4.3.2 提高pc-Si薄膜太阳电池效率的技术途径 61
4.4 a-Si:H与μc-Si:H薄膜太阳电池 64
4.4.1 a-Si:H薄膜太阳电池的光致衰退现象 64
4.4.2 a-Si:H与μc-Si:H薄膜太阳电池 64
4.4.3 改善Si基薄膜太阳电池光伏性能的技术措施 67
4.5 nc-Si:H薄膜太阳电池 73
4.5.1 nc-Si:H薄膜太阳电池的光伏性能 73
4.5.2 高效率nc-Si:H薄膜太阳电池的设计与制作 74
参考文献 76
第5章 多结叠层太阳电池 79
5.1 多结叠层太阳电池的物理基础 79
5.1.1 叠层太阳电池的工作原理 80
5.1.2 叠层太阳电池的等效电路 80
5.2 叠层太阳电池的制作方法 82
5.2.1 隧道结串接法 82
5.2.2 机械堆叠法 85
5.3 a-Si:H基叠层太阳电池 87
5.3.1 a-Si:H/pc-Si叠层太阳电池 87
5.3.2 a-Si:H/μc-Si:H叠层太阳电池 90
5.4 Ⅲ-Ⅴ族化合物叠层太阳电池 94
5.4.1 Ⅲ-Ⅴ族系太阳电池的特点 94
5.4.2 Ⅲ-Ⅴ族双结太阳电池 94
5.4.3 Ⅲ-Ⅴ族三结太阳电池 96
5.4.4 三结以上的Ⅲ-Ⅴ族多结太阳电池 99
5.5 中间带太阳电池 100
5.5.1 中间带太阳电池的工作原理 100
5.5.2 中间带太阳电池的研究进展 101
参考文献 104
第6章 纳米结构染料敏化太阳电池 107
6.1 NDSSC的结构组成 107
6.1.1 纳米结构的光阳极 107
6.1.2 电解质体系 108
6.1.3 染料敏化剂 108
6.1.4 对电极 109
6.2 NDSSC的工作原理与载流子输运动力学 109
6.2.1 NDSSC的工作原理 109
6.2.2 NDSSC中的载流子输运动力学 110
6.3 以TiO2纳米结构作为光阳极的NDSSC 114
6.3.1 TiO2纳米晶粒薄膜NDSSC 114
6.3.2 TiO2准一维纳米结构NDSSC 117
6.3.3 TiO2纳米复合物膜层NDSSC 118
6.3.4 TiO2核-壳纳米结构NDSSC 119
6.3.5 TiO2量子点敏化纳米结构NDSSC 120
6.3.6 串联组合电池结构NDSSC 122
6.4 以ZnO纳米结构作为光阳极的NDSSC 123
6.4.1 ZnO纳米晶粒薄膜NDSSC 123
6.4.2 ZnO纳米线NDSSC 125
6.5 改善NDSSC光伏特性的技术对策 126
参考文献 127
第7章 量子结构太阳电池 129
7.1 量子阱太阳电池 129
7.1.1 量子阱结构中的光吸收 129
7.1.2 量子阱太阳电池的结构组态与光电流密度 131
7.1.3 量子阱太阳电池的光伏性能与研究进展 133
7.2 一维纳米结构太阳电池 135
7.2.1 Si纳米线太阳电池 135
7.2.2 碳纳米管太阳电池 136
7.3 探索量子点太阳电池的物理构想 138
7.4 不同结构组态的量子点太阳电池 139
7.4.1 p-i-n结构量子点太阳电池 139
7.4.2 量子点敏化太阳电池 141
7.4.3 基于多激子产生效应的量子点太阳电池 143
7.5 发展量子点太阳电池的技术对策 148
7.5.1 量子点材料的选择 149
7.5.2 有序量子点的形成 149
7.5.3 器件结构组态的设计 150
7.5.4 量子点界面性质的调整 150
参考文献 151
第8章 聚合物太阳电池 154
8.1 聚合物太阳电池的发展历史 154
8.2 聚合物太阳电池的工作原理 156
8.2.1 单层聚合物太阳电池 156
8.2.2 多层级联聚合物太阳电池 157
8.3 聚合物太阳电池的结构组成 160
8.3.1 单层结构 160
8.3.2 双层结构 161
8.3.3 多层结构 162
8.3.4 混合异质结构 163
8.3.5 叠层电池结构 164
8.4 聚合物有机太阳电池光伏材料 165
8.4.1 聚合物电极材料 165
8.4.2 电子和空穴传输层材料 165
8.4.3 活性层材料 165
8.4.4 衬底材料 167
8.4.5 封装材料 168
8.5 聚合物太阳电池的制备技术 169
8.5.1 真空蒸镀技术 171
8.5.2 旋涂甩胶技术 172
8.5.3 喷墨打印技术 173
参考文献 173
附录 本书常用中英文名称对照 175