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第1章 国内外太阳电池和光伏新能源的发展态势1

1.1 光伏能源的优势及其在新能源中的地位1

1.2 太阳电池是发展光伏新能源的基石3

1.3 国外太阳电池产业的发展现状与策略4

1.4 我国太阳电池的发展现状与趋势5

1.5 光伏能源的发展态势6

第2章 硅基太阳电池及其发展态势8

2.1 硅基太阳电池产业化技术发展方向8

2.1.1 产业背景8

2.1.2 晶硅太阳电池10

2.1.3 硅薄膜太阳电池28

2.1.4 制约硅基太阳电池发展的材料和设备问题34

2.1.5 结语35

2.2 晶硅太阳电池硅材料现状和发展趋势36

2.2.1 引言36

2.2.2 硅原料制备37

2.2.3 硅晶体的生长39

2.2.4 硅片切割42

2.2.5 结语44

参考文献44

第3章 化合物太阳电池及其发展态势51

3.1 引言51

3.1.1 化合物半导体太阳电池发展概况51

3.1.2 化合物半导体太阳电池的特点52

3.1.3 化合物半导体太阳电池的现状与发展态势55

3.2 砷化镓基太阳电池及其应用57

3.2.1 引言57

3.2.2 砷化镓基太阳电池的发展历史58

3.2.3 砷化镓基太阳电池的材料制备与关键工艺59

3.2.4 砷化镓基化合物聚光多结太阳电池61

3.2.5 砷化镓基化合物多结电池性能优化61

3.2.6 砷化镓基太阳电池的国内外发展现状与态势66

3.2.7 关键科学技术问题与突破的方向和途径69

3.2.8 结语72

参考文献73

3.3 铜铟镓硒薄膜太阳电池73

3.3.1 引言73

3.3.2 铜铟镓硒太阳电池的结构原理和特点74

3.3.3 铜铟镓硒太阳电池的工作原理78

3.3.4 铜铟镓硒材料的特点79

3.3.5 铜铟镓硒太阳电池的特点82

3.3.6 铜铟镓硒吸收层的制备工艺87

3.3.7 国外研究现状和发展趋势94

3.3.8 国内研究及产业化现状和发展趋势96

3.3.9 关键科学技术问题与突破的方向和途径99

3.3.1 0结语101

参考文献102

3.4 碲化镉薄膜太阳电池及其应用105

3.4.1 引言105

3.4.2 材料制备与关键工艺106

3.4.3 电池结构和性能优化109

3.4.4 衬底的选择110

3.4.5 国外现状与发展态势111

3.4.6 国内现状与发展态势112

3.4.7 碲化镉薄膜太阳电池的优势与局限性112

3.4.8 关键科学技术问题与突破的方向和途径113

3.4.9 结语114

参考文献115

3.5 Ⅱ型异质量子同轴线太阳电池115

3.5.1 引言115

3.5.2 Ⅱ型异质量子同轴线材料设计117

3.5.3 Ⅱ型异质量子同轴线太阳电池123

3.5.4 国内外发展现状与态势125

3.5.5 结语126

参考文献127

第4章 有机聚合物太阳电池及其发展态势130

4.1 有机聚合物太阳电池及其应用130

4.1.1 引言130

4.1.2 器件的制作与性能131

4.1.3 材料的设计与制备138

4.1.4 目前国内外发展现状146

4.1.5 关键科学技术问题与突破的方法途径147

4.1.6 结语148

参考文献148

4.2 柔性有机太阳电池的现状与未来153

4.2.1 引言153

4.2.2 柔性有机太阳电池的重要应用154

4.2.3 2011年有机太阳电池的水平155

4.2.4 有机太阳电池效率的理论极限156

4.2.5 柔性有机太阳电池的关键问题156

4.2.6 我国的差距和发展建议158

参考文献159

4.3 染料敏化太阳电池159

4.3.1 引言159

4.3.2 染料敏化太阳电池结构及其性能160

4.3.3 染料敏化太阳电池的分类161

4.3.4 染料敏化太阳电池产业化道路163

4.3.5 结语166

参考文献166

第5章 宽光谱响应提高硅基太阳电池效率的新途径169

5.1 提高晶硅太阳电池短波响应的纳米技术169

5.1.1 引言169

5.1.2 纳米硅的吸收特性与制备方法172

5.1.3 上表面短波／可见光转换器和纳米硅单结电池173

5.1.4 多结硅基太阳电池——光学与电学的串联176

5.1.5 国内已开展的基础性工作178

5.1.6 结语180

参考文献180

5.2 轴向受光、径向收集的纳米线（柱）结构——解除光吸收长度与载流子输运效率相互制约的重要途径183

5.2.1 引言183

5.2.2 硅纳米线的制备184

5.2.3 径向p-n结硅纳米线太阳电池的现状与发展态势187

5.2.4 结语194

参考文献195

5.3 提高晶硅太阳电池全光谱响应的波长上下转换技术197

5.3.1 引言197

5.3.2 提高晶硅太阳电池长波响应——Re3+的双光子波长上转换200

5.3.3 国外波长上转换研究进展202

5.3.4 波长上转换在硅太阳电池中的运用瓶颈及突破点203

5.3.5 提高晶硅太阳电池短波响应——波长下转换（光子剪裁）205

5.3.6 国内外波长下转换研究工作进展208

5.3.7 结语209

参考文献210

5.4 提高晶硅太阳电池全光谱响应的杂质带工程运用211

5.4.1 引言211

5.4.2 杂质带的特征212

5.4.3 杂质带获得突破的难点220

5.4.4 国内外发展动态224

5.4.5 结语225

参考文献226

第6章 纳米技术提高太阳光有效收集和增强吸收的方法229

6.1 引言229

6.2 纳米材料的多重激子效应与多光子吸收231

6.2.1 多重激子效应231

6.2.2 多光子吸收234

6.3 纳米结构组装太阳电池透明导电窗口层236

6.3.1 碳纳米管组装网络窗口层236

6.3.2 金属纳米线组装网络窗口层238

6.4 基于表面等离子体激元提高太阳电池光吸收238

6.4.1 基于金属纳米颗粒散射增强效应的太阳电池239

6.4.2 基于金属纳米颗粒局域增强效应的太阳电池241

6.4.3 基于背面金属光栅结构表面等离子体激元增强的太阳电池243

6.4.4 基于表面等离子体激元纳米天线的太阳电池244

6.4.5 其他类型表面等离子体激元增强的太阳电池245

6.5 基于纳米结构增强太阳电池的陷光效果246

6.5.1 光子晶体光栅结构246

6.5.2 纳米线结构248

6.5.3 其他结构250

参考文献251

第7章 纳米技术提高锂离子电池储能容量的方法255

7.1 引言255

7.2 储能电池的发展及工作原理255

7.2.1 锂离子电池的发展历程及工作原理256

7.2.2 锂离子电池的性能及其优越性259

7.2.3 锂离子电池的主要组成材料260

7.3 纳米技术对提升锂离子二次电池性能的研究进展263

7.3.1 锂离子电池正极的纳米化264

7.3.2 锂离子电池负极材料的纳米化266

7.4 储能电池的未来发展277

7.4.1 锂硫电池277

7.4.2 锂空气电池278

7.4.3 三维锂电池279

7.4.4 超级电容器281

7.5 结语284

参考文献284

第8章 发展中值得深思的若干问题290

8.1 挽救陷入困境的我国光伏制造产业290

8.2 全面考虑光伏能源在新能源中的位置290

8.3 光伏新能源产业的规模特别是太阳电池的生产规模需要健康发展291

8.4 光伏能源系统总容量的提升速度要与智能化并网、储能技术特别是大容量蓄电装置的成熟度相适应292

8.5 环保问题的统筹考虑292

8.6 光伏电站的安全性问题292

8.7 通向光伏能源强国之路293