第1章 绪论 1
1.1 太阳能电池发展现状简介 1
1.2 太阳能电池原理 6
1.2.1 太阳能电池性能表征 8
1.2.2 太阳能电池效率分析 10
1.3 太阳能电池发展现状及发展前景 14
1.3.1 硅基太阳能电池 14
1.3.2 化合物太阳能电池 16
1.3.3 聚合物太阳能电池 16
1.3.4 有机/无机杂化太阳能电池 17
1.4 锂离子电池发展现状简介 18
1.4.1 电池发展简史 18
1.4.2 锂电池的诞生与发展 19
1.4.3 锂离子电池的诞生与发展 20
1.5 锂离子电池的工作原理 21
1.6 主要相关学科 22
1.7 电池化学基础 23
1.7.1 电势 23
1.7.2 电极反应控制步骤 23
1.7.3 电极反应总量 24
1.8 锂离子电池发展趋势 24
参考文献 25
第2章 硅基太阳能电池 33
2.1 硅基太阳能电池简介 33
2.2 晶体硅太阳能电池 33
2.2.1 晶体硅太阳能电池发展历史 34
2.2.2 高效晶体硅太阳能电池关键技术 43
2.2.3 晶体硅太阳能电池发展瓶颈 51
2.3 非晶/微晶硅太阳能电池 51
2.3.1 非晶硅材料研究历史 51
2.3.2 非晶硅材料 52
2.3.3 微晶硅材料 53
2.3.4 非晶/微晶硅太阳能电池技术 53
2.3.5 非晶/微晶硅太阳能电池发展瓶颈 56
2.4 薄膜晶体硅太阳能电池 57
2.4.1 薄膜晶体硅太阳能电池研究历史 57
2.4.2 薄膜晶体硅太阳能电池技术 59
2.4.3 薄膜晶体硅太阳能电池发展瓶颈 61
参考文献 62
第3章 化合物太阳能电池 69
3.1 化合物太阳能电池简介 69
3.1.1 化合物结构及能带图 69
3.1.2 化合物电池分类 71
3.2 GaAs太阳能电池 72
3.2.1 GaAs太阳能电池发展历史 72
3.2.2 GaAs太阳能电池技术趋势及发展瓶颈 75
3.3 InP太阳能电池 75
3.3.1 InP太阳能电池发展历史 75
3.3.2 InP太阳能电池制备技术及发展趋势 76
3.4 CdTe太阳能电池 77
3.4.1 CdTe太阳能电池发展历史及现状 77
3.4.2 CdTe太阳能电池制备技术及发展趋势 78
3.5 CIGS太阳能电池 82
3.5.1 CIGS太阳能电池发展历史 82
3.5.2 CIGS薄膜电池结构 83
3.5.3 CIGS薄膜制备技术 84
3.5.4 CIGS太阳能电池技术发展趋势 85
3.6 CZTS太阳能电池 86
3.6.1 CZTS太阳能电池吸收层介绍 86
3.6.2 CZTS薄膜制备技术 88
3.6.3 CZTS太阳能电池技术瓶颈 92
3.7 主要应用及前景展望 92
3.7.1 地面应用 92
3.7.2 空间应用 94
3.7.3 化合物太阳能电池前景展望 94
参考文献 95
第4章 聚合物太阳能电池 100
4.1 聚合物太阳能电池简介 100
4.2 聚合物太阳能电池基本原理 101
4.2.1 光生伏特效应 101
4.2.2 主要参数 104
4.3 受体材料研究进展 107
4.3.1 受体材料的特点和设计原理 107
4.3.2 富勒烯衍生物电子受体材料 109
4.3.3 设计、引入新型富勒烯衍生物提高光伏器件的J SC和FF 127
4.3.4 有机化合物电子受体材料 134
4.4 聚合物给体材料 147
4.4.1 聚苯乙烯类给体材料 148
4.4.2 聚噻吩类给体材料 149
4.4.3 聚芴基类给体材料 152
4.4.4 聚苯并二噻吩类给体材料 153
4.4.5 其他D-A聚合物给体材料 155
4.5 聚合物太阳能电池结构及研究现状 156
4.5.1 本体异质结电池 156
4.5.2 载流子的输运动力学 158
4.5.3 串联电池研究 159
4.5.4 柔性聚合物太阳能电池研究 162
4.5.5 聚合物太阳能电池的大面积制备 165
4.6 主要研究现状及前景展望 166
参考文献 168
第5章 有机/无机杂化太阳能电池 179
5.1 铅卤钙钛矿型太阳能电池的研究进展 179
5.1.1 引言 179
5.1.2 铅卤钙钛矿太阳能电池 180
5.1.3 总结和展望 187
5.2 染料敏化太阳能电池 188
5.2.1 背景及历史 188
5.2.2 染料敏化太阳能电池的结构和工作原理 189
5.2.3 染料敏化太阳能电池的研究进展 191
5.2.4 染料敏化太阳能电池的产业化进展 197
5.3 其他有机/无机杂化太阳能电池 198
5.3.1 有机/无机杂化太阳能电池的结构和工作原理 199
5.3.2 有机/无机杂化太阳能电池的分类和进展 201
5.3.3 存在的问题及挑战 204
参考文献 205
第6章 锂离子电池正极材料 214
6.1 正极材料简介 214
6.2 层状正极材料 214
6.2.1 LiCoO2材料 214
6.2.2 LiNi xCoyMn l-x-y O2材料 217
6.2.3 LiNi xCoyAl l-x-y O2材料 221
6.2.4 富锂层状正极材料 223
6.3 聚阴离子正极材料 229
6.3.1 LiFePO4正极材料 230
6.3.2 LiMnPO4正极材料 232
6.3.3 NASICON结构的正极材料 236
6.3.4 硅酸盐正极材料 236
6.4 尖晶石型正极材料 237
6.4.1 尖晶石型LiMn2 O4材料 237
6.4.2 尖晶石型高电压LiNi0.5Mn1.5O4材料 240
参考文献 242
第7章 高性能锂离子电池负极材料 253
7.1 锂离子电池负极材料简介 253
7.1.1 锂离子电池的组成和工作原理 253
7.1.2 锂离子电池负极材料的发展简史 255
7.1.3 锂离子电池负极材料的分类和应用 257
7.1.4 商业化锂离子电池负极材料的技术瓶颈与展望 262
7.2 高性能硅基负极材料 263
7.2.1 硅基负极材料的分类和应用 265
7.2.2 硅基负极材料电极的嵌/脱锂机制与性能测试 268
7.2.3 硅基负极材料的容量衰退机制 268
7.2.4 硅基负极材料的合成及碳包覆技术 270
7.2.5 硅基负极材料的现状及前景展望 272
7.3 高性能锗基负极材料 272
7.3.1 锗基负极材料的物理化学性质 272
7.3.2 锗基负极材料的制备技术 273
7.3.3 锗基负极材料的改性 274
7.3.4 锗基负极材料的前景展望 278
7.4 高性能锡基负极材料 278
7.4.1 锡基负极材料的分类 278
7.4.2 锡基负极材料的制备方法 279
7.4.3 锡基合金负极材料的储锂机制与容量衰减机理 280
7.4.4 锡基负极材料的设计及其在锂电池中的应用 282
7.4.5 锡基负极材料的前景展望 289
7.5 其他新型高性能负极材料 290
7.5.1 其他新型负极材料的分类 290
7.5.2 其他新型负极材料的储锂机制 290
7.5.3 其他新型负极材料的设计和合成 292
7.5.4 其他新型负极材料的前景展望 296
参考文献 297
第8章 无机固体电解质材料及全固态锂电池 308
8.1 引言 308
8.2 全固态锂电池概述 310
8.3 无机固体电解质 312
8.3.1 固体电解质中离子运动 313
8.3.2 影响电导率的因素 315
8.3.3 NASICON结构型固体电解质 319
8.3.4 石榴石结构型固体电解质 324
8.3.5 硫化物锂离子固体电解质 329
8.4 全固态锂电池正极-电解质界面的优化与控制 340
8.4.1 全固态锂电池界面结构 341
8.4.2 正极-电解质界面的优化与控制 342
8.4.3 无机全固态锂电池的设计与构建 343
8.5 全固态锂电池研究进展 344
8.5.1 薄膜型全固态锂电池 345
8.5.2 大容量聚合物全固态锂电池 346
8.5.3 大容量无机全固态锂电池 347
8.6 展望 349
参考文献 350
第9章 锂硫电池 358
9.1 锂硫电池简介 358
9.1.1 锂硫电池的组成和工作原理 358
9.1.2 锂硫电池的发展历史 360
9.1.3 锂硫电池的主要问题 361
9.2 锂硫电池研究动态 362
9.2.1 正极材料 362
9.2.2 负极材料 384
9.2.3 电解质、隔膜与黏结剂 385
9.2.4 锂硫电池结构 389
9.3 锂硫电池应用展望 391
参考文献 391
第10章 高能量密度锂空气电池 400
10.1 锂空气电池简介 400
10.2 锂空气电池分类 401
10.2.1 有机电解液锂空气电池 402
10.2.2 固体电解质、水系电解液和混合电解液锂空气电池 403
10.3 有机电解液锂空气电池中的实际充放电反应 404
10.3.1 锂氧化物的生成与分解 404
10.3.2 副产物的生成与分解 405
10.4 锂空气电池电解液的研究进展 410
10.4.1 电解液溶剂 410
10.4.2 电解质 411
10.5 锂空气电池正极材料和催化剂的研究进展 412
10.5.1 正极材料和结构 412
10.5.2 正极催化剂 414
参考文献 421