第1章 光伏的物理基础、应用及技术介绍 1
1.1 光伏介绍 1
1.2 太阳能电池市场 7
1.2.1 居民和商业建筑屋顶 8
1.2.2 建筑光伏一体化 9
1.2.3 地面集中式光伏发电系统 9
1.2.4 聚光光伏 10
1.2.5 空间太阳能 11
1.2.6 消费电子领域 11
1.3 光伏系统 12
1.4 太阳能电池技术 13
1.4.1 硅基电池 13
1.4.2 薄膜电池 14
1.4.3 第三代太阳能电池技术 17
1.4.4 纳米结构概念 19
1.5 小结 21
参考文献 21
第2章 纳米结构的光学性质 28
2.1 绪论 28
2.2 背景 28
2.2.1 斯涅耳定律和光子动量 28
2.2.2 极化率、介电常数和折射率 29
2.3 朗伯散射 32
2.4 周期性光子结构 33
2.5 增透膜的纳米结构 36
2.6 单粒子的散射 37
2.7 吸收和光致发光 38
2.8 小结 39
参考文献 39
第3章 纳米级的光伏结构的物理机制 42
3.1 绪论 42
3.1.1 设备结构 43
3.1.2 有关材料的讨论 48
3.2 追求最佳量子结构：光学性质VS电子性质 49
3.2.1 量子限制的参数 49
3.2.2 超晶格特性：量子限制函数之一 51
3.3 中间能带（IB）吸收 56
3.3.1 工作原理 56
3.3.2 中间能带的能级位置 58
3.3.3 局部和非局部中间能带态密度（DOS） 60
3.4 热载流子吸收器和热载流子太阳能电池 61
3.4.1 热载流子冷却动力学 61
3.4.2 热载流子太阳能电池（HC-SC）的工作原理 66
3.4.3 热载流子吸收体材料 68
3.4.4 声子限制的超晶格（SL）方法 70
3.4.5 热载流子太阳能电池纳米点概念 74
3.5 触点 75
3.5.1 中间带（IB）太阳能电池的触点 75
3.5.2 串联电池互连 76
3.5.3 能量选择性触点与QS-SL触点 78
3.6 小结 80
参考文献 82
第4章 有机纳米太阳能电池 87
4.1 绪论 87
4.2 背景 87
4.3 有机太阳能电池的工作原理 88
4.3.1 光吸收和电荷生成 88
4.3.2 激子扩散和分离 89
4.3.3 电极上电荷载体的运输和收集 89
4.4 挑战 89
4.4.1 低光吸收率 89
4.4.2 生成有限光电流 90
4.4.3 低电荷转移率 90
4.4.4 其他挑战 90
4.5 器件结构 90
4.5.1 染料敏化太阳能电池 90
4.5.2 聚合物器件 93
4.6 聚合物器件的纳米材料 99
4.6.1 纳米材料类型 99
4.6.2 共轭聚合物 100
4.7 纳米结构 103
4.8 小结 104
4.9 前景 105
参考文献 105
第5章 量子阱太阳能电池的最新进展 114
5.1 绪论 114
5.2 应力平衡太阳能电池和块材太阳能电池 114
5.3 电池电流大小决定光复合率的大小 117
5.4 光子循环下的暗电流的减少和Voc的提高 119
5.5 深阱应力平衡量子阱电池和串联的量子阱电池 124
5.6 小结 127
参考文献 127
第6章 纳米线和纳米管太阳能电池 130
6.1 绪论 130
6.2 背景 130
6.2.1 纳米线和纳米管的合成 130
6.2.2 纳米线和纳米管的应用 138
6.3 目前的发展状况 138
6.3.1 纳米线太阳能电池 138
6.3.2 碳纳米管太阳能电池 145
6.3.3 纳米线和纳米管透明导电层 146
6.4 基本的科学和技术挑战 146
6.5 小结 147
6.6 展望 147
参考文献 148
第7章 半导体纳米线：接触和电子性质 155
7.1 绪论 155
7.2 纳米线的具体接触电阻：测量和模型 157
7.3 金属纳米线接触中肖特基势垒的作用 159
7.4 纳米线掺杂：降低接触电阻 164
7.5 小结 167
参考文献 169
第8章 量子点太阳能电池 172
8.1 绪论 172
8.2 量子点太阳能电池的类型 174
8.2.1 掺杂和中间能带太阳能电池 175
8.2.2 利用QD的光谱调谐 179
8.2.3 热载流子太阳能电池 181
8.3 量子点的生长 182
8.3.1 外延生长量子点 183
8.3.2 应变平衡 187
8.4 量子点太阳能电池的性能特征 190
8.5 小结 196
参考文献 197
第9章 发光太阳能聚光器 201
9.1 绪论 201
9.1.1 层叠式LSC 202
9.1.2 反射镜和连接电池数量 202
9.1.3 薄膜LSC 203
9.1.4 其他几何形状 204
9.2 发光物质 204
9.2.1 俘获光线 204
9.2.2 掺杂纳米棒的LSC 205
9.2.3 多种染料 206
9.2.4 稀土材料 207
9.3 模拟近似 207
9.3.1 LSC的光线追踪模型 208
9.3.2 LSC的热力学模型 208
9.3.3 直接和散射辐射 208
9.4 损耗 210
9.4.1 理想的QD-LSC和顶面逃逸锥损失 210
9.4.2 分布布拉格反射器 211
9.4.3 梳状过滤器 212
9.4.4 胆甾醇涂层 212
9.4.5 对齐的染料 212
9.4.6 主要损耗 212
9.5 薄膜LSC的光线追踪模型 212
9.5.1 样例 213
9.5.2 实验测量 213
9.5.3 光线跟踪仿真 214
9.6 胆甾醇涂层的热力学模型 214
9.6.1 测试涂层 214
9.7 小结 216
参考文献 216
第10章 太阳光谱转换的纳米粒子 219
10.1 绪论 219
10.2 背景 219
10.2.1 传统太阳能电池 219
10.2.2 下转换 220
10.2.3 下转移 222
10.2.4 上转换 224
10.3 状态的艺术 226
10.3.1 建模 226
10.3.2 实验性 229
10.4 讨论 235
10.5 小结 237
10.6 未来前景 238
参考文献 239
第11章 纳米等离子体在光伏发电中的应用 246
11.1 绪论 246
11.2 等离子体场定位和前向散射效应 246
11.2.1 等离子体场定位和振幅加强 246
11.3 在薄膜波导结构中的纳米粒子散射效应 256
11.3.1 绝缘硅片设备结构的应用 256
11.3.2 量子阱太阳能电池器件结构的应用 258
11.4 小结 262
参考文献 262
后记 纳米结构光伏设备的制作工艺 265