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1章 太阳能电池概论1

1.1章节重点与学习目标2

1.2能源现状2

1.2.1全球变暖3

1.2.2能源危机4

1.3可再生能源4

1.3.1发展可再生能源的必要性4

1.3.2可再生能源的种类5

1.3.3发展可再生能源的策略7

1.3.4发展太阳能电池的必要性8

1.4太阳光的使用10

1.4.1太阳光谱10

1.4.2太阳辐射与吸收10

1.4.3太阳光的光电转换12

1.5太阳能电池的种类12

1.6太阳能电池的发展19

1.7世界主要国家和地区对太阳能电池的补助政策22

1.8关于太阳能电池的知识23

1.9结语24

2章 太阳能电池的半导体物理基础29

2.1章节重点与学习目标30

2.2半导体材料分类31

2.2.1元素半导体32

2.2.2化合物半导体33

2.2.3有机半导体35

2.2.4非晶态半导体35

2.3晶体结构与能带结构36

2.3.1晶体结构36

2.3.2能带结构41

2.4电子传输性质46

2.5本征半导体及非本征半导体48

2.6半导体中的电性行为51

2.7半导体的结54

2.7.1 PN结54

2.7.2肖特基结58

2.7.3异质结59

2.8半导体中的复合过程60

2.9半导体的光电性质62

2.10结语64

3章 太阳能电池的基本原理、损失与测定69

3.1章节重点与学习目标70

3.2太阳能电池的基本原理70

3.2.1太阳光谱的基本特性70

3.2.2太阳能电池产生电力的基本原理72

3.2.3太阳能电池的暗特性73

3.2.4太阳能电池的光特性75

3.3太阳能电池的效率损失77

3.3.1太阳能电池效率的损失原因77

3.3.2减少太阳能电池效率损失的方法79

3.3.3量子效率80

3.4太阳能电池的电性参数81

3.4.1短路电流81

3.4.2开路电压82

3.4.3填充因子与转换效率83

3.5太阳能电池的等效电路84

3.5.1理想太阳能电池的等效电路84

3.5.2考虑到串联电阻及并联电阻的等效电路85

3.5.3串联电阻（Rs）对电性的影响87

3.5.4并联电阻（Rsh）对电性的影响88

3.5.5照度对电性的影响90

3.5.6温度对电性的影响90

3.5.7串联电阻（Rs）与并联电阻（Rsh）的计算91

3.6太阳能电池的测定环境93

3.6.1太阳光模拟器93

3.6.2温度测定95

3.6.3组件测定96

3.7结语97

4章 结晶硅太阳能电池器件与制造101

4.1章节重点与学习目标102

4.2多晶硅原料的制造技术103

4.2.1三氯硅烷的制造与提纯106

4.2.2硅烷热分解法108

4.2.3四氯化硅还原法111

4.3单晶硅片制造技术111

4.3.1单晶生长的关键设备及制备111

4.3.2柴式生长法112

4.3.3浮区生长法115

4.3.4单晶硅晶圆的加工成型116

4.3.5单晶硅中的杂质118

4.4多晶硅片制造技术121

4.4.1多晶硅材料122

4.4.2多晶硅片加工成型125

4.4.3多晶硅片126

4.4.4多晶硅中的杂质128

4.5结晶硅太阳能电池的种类与结构129

4.5.1结晶硅太阳能电池的种类130

4.5.2结晶硅太阳能电池的结构132

4.6结晶硅太阳能电池制造技术137

4.6.1前段器件制备137

4.6.2后段封装与模块144

4.7前瞻性制造技术147

4.7.1高效率单晶硅太阳能电池148

4.7.2具有本征薄膜的异质结太阳能电池150

4.7.3球状硅基太阳能电池153

4.7.4六边形晶圆封装模块156

4.8结语157

5章 非晶硅薄膜太阳能电池163

5.1章节重点与学习目标164

5.2非晶硅薄膜太阳能电池的发展背景164

5.3非晶硅材料的结构与特性166

5.4非晶硅材料的光致衰退与改善方法170

5.5非晶硅薄膜太阳能电池结构172

5.6非晶硅薄膜太阳能电池制备176

5.6.1非晶硅薄膜太阳能电池的模块化176

5.6.2透明导电膜技术177

5.6.3非晶硅薄膜制备技术181

5.6.4激光切割技术183

5.7非晶硅薄膜太阳能电池的封装技术188

5.8研发趋势190

5.9结语192

6章 前瞻硅基薄膜太阳能电池197

6.1章节重点与学习目标198

6.2结晶硅薄膜太阳能电池的发展背景198

6.2.1结晶硅薄膜太阳能电池技术——单结太阳能电池198

6.2.2次世代硅薄膜太阳能电池技术——叠层太阳能电池199

6.2.3叠层太阳能电池的原理201

6.3结晶硅薄膜太阳能电池的种类202

6.3.1 a-Si/μc-Si叠层太阳能电池202

6.3.2 a-Si/SiGe叠层太阳能电池204

6.3.3 a-Si/poly-Si叠层太阳能电池205

6.4结晶硅薄膜太阳能电池的制备技术206

6.4.1 a-Si/μc-Si型太阳能电池的技术发展206

6.4.2 a-Si/SiGe型太阳能电池的制备技术208

6.4.3 a-Si/poly-Si叠层太阳能电池的制备技术209

6.5微晶硅薄膜的制备技术210

6.6多晶硅薄膜的制备技术213

6.6.1直接沉积法214

6.6.2再结晶法215

6.7大面积硅基薄膜镀膜技术221

6.8硅基薄膜太阳能电池的发展趋势225

6.9结语227

7章 染料敏化太阳能电池233

7.1章节重点与学习目标234

7.2染料敏化太阳能电池的发展历史234

7.3染料敏化太阳能电池的基本组成236

7.3.1透明导电极236

7.3.2工作电极237

7.3.3光敏化剂239

7.3.4电解质240

7.3.5反电极241

7.4染料敏化太阳能电池的工作原理与制备241

7.4.1电流产生原理241

7.4.2传输损失机制244

7.4.3电池制备的基本方法246

7.5染料敏化太阳能电池的研究重点248

7.5.1透明导电膜的研究249

7.5.2工作电极的研究250

7.5.3染料的研究253

7.5.4电解质的研究256

7.5.5其他的研究重点与趋势261

7.6染料敏化太阳能电池的专利探讨265

7.7国际研发现状267

7.8结语269

8章 化合物太阳能电池279

8.1章节重点与学习目标280

8.2化合物半导体281

8.3碲化镉基太阳能电池282

8.3.1硫化镉/碲化镉太阳能电池的发展历史282

8.3.2硫化镉/碲化镉的材料特性283

8.3.3硫化镉/碲化镉太阳能电池的结构283

8.3.4硫化镉/碲化镉薄膜层的制备285

8.3.5硫化镉/碲化镉太阳能电池的模块286

8.3.6 CdTe基薄膜太阳能电池的未来课题287

8.4铜铟硒基太阳能电池288

8.4.1发展历史288

8.4.2铜铟硒太阳能电池289

8.4.3铜铟镓硒太阳能电池293

8.4.4铜铟硒基薄膜型太阳能电池的模块化制备294

8.4.5铜铟硒基薄膜型太阳能电池的未来课题296

8.5 Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池296

8.5.1 Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池的基本概念296

8.5.2砷化镓型太阳能电池300

8.5.3磷化铟型太阳能电池302

8.5.4氮化镓型太阳能电池303

8.5.5多结Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池303

8.5.6 Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池制备305

8.5.7 Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池的未来课题309

8.6聚光型太阳能电池310

8.6.1聚光型太阳能电池模块312

8.6.2太阳追踪系统315

8.7结语316

9章 次世代太阳能电池321

9.1章节重点与学习目标322

9.2多结、多带隙及叠层型太阳能电池324

9.3中间能带型太阳能电池327

9.4热载流子太阳能电池328

9.5热光伏太阳能电池330

9.6频谱转换太阳能电池331

9.6.1频谱上转换331

9.6.2频谱下转换332

9.6.3频谱转换集中333

9.7有机太阳能电池334

9.7.1有机太阳能电池的发展历史335

9.7.2有机太阳能电池的基本原理337

9.7.3单层结构337

9.7.4双层异质结结构338

9.7.5混合层异质结结构338

9.7.6多层薄膜型结构339

9.8塑料太阳能电池340

9.8.1塑料太阳能电池的材料特性及种类340

9.8.2共轭聚合物/C60复合有机太阳能电池341

9.9纳米结构太阳能电池343

9.10结语346

10章 太阳能电池材料分析技术351

10.1章节重点与学习目标352

10.2表面形貌与微结构分析353

10.2.1扫描电子显微镜353

10.2.2透射电子显微镜356

10.2.3原子力显微镜360

10.3晶体结构与成分分析363

10.3.1能量色谱仪363

10.3.2 X射线衍射分析仪365

10.4光学特性分析368

10.4.1紫外线/可见光吸收光谱368

10.4.2傅里叶转换红外线光谱仪370

10.4.3拉曼光谱仪375

10.5电特性分析378

10.5.1霍尔量测378

10.5.2直流电性量测系统（I-V）380

10.5.3微波光电导衰减器382

10.5.4光电转化效率测定仪384

10.6结语385