本書重點介紹光伏器件的工作原理及特性參數、各類電池的材料、結構與制備技術，力圖從材料學的角度解析各類太陽能電池的材料-結構-性能之間的關系。全書共分7章，第1章介紹太陽電池的發(fā)展史及發(fā)展方向。第2章介紹半導體及p-n結相關基礎知識，太陽能電池相關基礎知識。第3～7章分別介紹了晶體硅太陽電池、Ⅲ-Ⅴ族化合物電池、非晶硅薄膜電池、銅銦硒薄膜太陽電池、染料敏化電池與有機電池的原理、器件結構及性能。
本書可作為新能源材料與器件、光電材料、功能材料等相關專業(yè)本科生、研究生專業(yè)基礎課教材，也可作為太陽能電池、硅材料等光伏行業(yè)生產企業(yè)技術指導參考書。
第1章 緒論
1.1太陽與太陽能1
1.1.1太陽是地球和大氣的能量源泉1
1.1.2太陽常數和大氣質量1
1.1.3太陽光譜分布3
1.1.4太陽輻射能量的影響因素4
1.2光伏發(fā)電歷史與現狀6
1.2.1光伏發(fā)展過程的里程碑6
1.2.2光伏發(fā)展歷史的啟示——尋找新材料，開發(fā)新技術，開拓新領域7
思考題及習題11
第2章 光伏原理基礎
2.1半導體基礎12 第1章 緒論
1.1太陽與太陽能1
1.1.1太陽是地球和大氣的能量源泉1
1.1.2太陽常數和大氣質量1
1.1.3太陽光譜分布3
1.1.4太陽輻射能量的影響因素4
1.2光伏發(fā)電歷史與現狀6
1.2.1光伏發(fā)展過程的里程碑6
1.2.2光伏發(fā)展歷史的啟示——尋找新材料，開發(fā)新技術，開拓新領域7
思考題及習題11
第2章 光伏原理基礎
2.1半導體基礎12
2.1.1半導體中電子態(tài)與能帶結構12
2.1.2半導體中的雜質與缺陷20
2.1.3平衡態(tài)載流子分布22
2.1.4半導體光吸收25
2.1.5非平衡載流子的產生與復合28
2.1.6載流子輸運性質33
2.2半導體p-n結基礎36
2.2.1熱平衡的p-n結36
2.2.2p-n結伏安特性39
2.2.3異質結43
2.3太陽電池基礎46
2.3.1光生伏特效應46
2.3.2太陽電池電流-電壓特性分析46
2.3.3太陽電池性能表征49
2.3.4量子效率譜51
2.3.5太陽電池效率分析52
2.3.6太陽電池效率損失分析56
2.3.7p-i-n結電池57
思考題及習題58
第3章 晶體硅電池
3.1晶體硅太陽電池59
3.1.1早期的硅太陽電池59
3.1.2傳統(tǒng)的空間電池60
3.1.3紫電池61
3.1.4黑體電池62
3.1.5表面鈍化64
3.1.6PERL電池設計67
3.2高效晶體硅電池69
3.2.1絲網印刷電池69
3.2.2掩埋柵太陽電池71
3.2.3高效背面點接觸電極電池72
3.2.4異質結電池74
3.2.5Pluto電池77
思考題及習題79
第4章 高效Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽電池
4.1Ⅲ-Ⅴ族化合物材料及太陽電池的特點80
4.2Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽電池的制備方法82
4.2.1液相外延技術82
4.2.2金屬有機化學氣相沉積技術83
4.2.3分子束外延技術84
4.3Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽電池85
4.3.1GaAs基系單結太陽電池85
4.3.2GaAs基系多結疊層太陽電池87
4.3.3Ⅲ-Ⅴ族聚光太陽電池93
4.3.4薄膜型Ⅲ-Ⅴ族太陽電池94
4.4Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽電池的研究熱點95
4.4.1更多結(三結以上)疊層電池的研究95
4.4.2Ⅲ-Ⅴ族量子阱、量子點太陽電池97
4.4.3熱光伏電池99
4.4.4分光譜太陽電池99
4.4.5其他類型新概念太陽電池100
思考題及習題100
第5章 硅基薄膜太陽電池
5.1硅基薄膜物理基礎及其材料特性101
5.1.1硅基薄膜材料的研究歷史和發(fā)展現狀101
5.1.2非晶硅基薄膜材料的結構和電子態(tài)102
5.1.3非晶硅基薄膜材料的電學特性105
5.1.4非晶硅基薄膜材料的光學特性107
5.1.5非晶硅基薄膜材料的光致變化109
5.2非晶硅基薄膜材料制備方法和沉積動力學111
5.2.1非晶硅基薄膜材料制備方法111
5.2.2硅基薄膜材料制備過程中的反應動力學116
5.2.3氫稀釋的作用以及對薄膜硅材料微結構的影響118
5.3硅基薄膜太陽電池122
5.3.1單結硅基薄膜太陽電池122
5.3.2多結硅基薄膜太陽電池125
5.4硅基薄膜太陽電池的產業(yè)化130
5.4.1非晶硅基薄膜太陽電池的優(yōu)勢130
5.4.2硅基薄膜太陽電池所面臨的挑戰(zhàn)130
5.4.3硅基薄膜太陽電池的發(fā)展方向130
思考題及習題131
第6章 銅銦鎵硒薄膜太陽電池
6.1CIGS薄膜太陽電池發(fā)展史132
6.2CIGS薄膜太陽電池吸收層材料135
6.2.1CIGS薄膜材料135
6.2.2CIGS薄膜的制備方法142
6.3CIGS薄膜太陽電池148
6.3.1CIGS薄膜太陽電池的異質結特性148
6.3.2CIGS薄膜電池的結構151
6.3.3CIGS薄膜太陽電池的器件性能155
6.4柔性襯底CIGS薄膜太陽電池165
6.4.1柔性襯底CIGS薄膜太陽電池的性能特點165
6.4.2柔性金屬襯底CIGS太陽電池166
6.4.3聚合物襯底CIGS薄膜電池167
6.4.4CIGS柔性光伏組件168
6.5CIGS薄膜太陽電池的發(fā)展動向168
6.5.1無Cd緩沖層168
6.5.2其他Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半導體材料170
6.5.3疊層電池171
思考題及習題171
第7章 染料敏化太陽電池
7.1染料敏化太陽電池基礎172
7.1.1染料敏化太陽電池的發(fā)展歷史172
7.1.2染料敏化太陽電池的工作原理173
7.1.3染料敏化太陽電池的結構和組成175
7.2染料敏化太陽電池及材料176
7.2.1襯底材料176
7.2.2納米半導體材料177
7.2.3染料光敏化劑181
7.2.4電解質186
7.2.5對電極190
7.3有機聚合物太陽電池191
7.3.1有機聚合物太陽電池的發(fā)展191
7.3.2器件結構和工作原理192
7.3.3給體光伏材料194
7.3.4受體材料196
7.4染料敏化太陽電池性能198
7.4.1電化學性能198
7.4.2光伏性能202
7.5染料敏化太陽電池未來的發(fā)展207
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