目錄
序言
前言
第1章 光伏發(fā)電：人類能源的希望 1
1.1 光伏是創(chuàng)造社會(huì)發(fā)展與能源需求平衡的*佳能源形式 1
1.1.1 能源是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展水平的標(biāo)志 1
1.1.2 社會(huì)進(jìn)步要求新能源 2
1.1.3 太陽(yáng)能是未來(lái)能源的主力之一 6
1.2 光伏發(fā)電歷史與現(xiàn)狀 13
1.2.1 光伏里程中的重大事件 13
1.2.2 光伏發(fā)展歷史的啟示——尋找新材料，開發(fā)新技術(shù)，開拓新領(lǐng)域 18
參考文獻(xiàn) 40
第2章 光伏原理基礎(chǔ) 43
2.1 半導(dǎo)體基礎(chǔ) 43
2.1.1 半導(dǎo)體材料結(jié)構(gòu)與表征 43
2.1.2 半導(dǎo)體中電子態(tài)與能帶結(jié)構(gòu) 46
2.1.3 半導(dǎo)體中的雜質(zhì)與缺陷 53
2.1.4 平衡態(tài)載流子分布 54
2.1.5 半導(dǎo)體光吸收 58
2.1.6 非平衡載流子產(chǎn)生與復(fù)合 63
2.1.7 載流子輸運(yùn)性質(zhì) 71
2.2 半導(dǎo)體pn結(jié)基礎(chǔ) 75
2.2.1 熱平衡的pn結(jié) 76
2.2.2 pn結(jié)伏安特性 79
2.2.3 pn結(jié)電容 86
2.2.4 異質(zhì)結(jié) 87
2.3 太陽(yáng)電池基礎(chǔ) 92
2.3.1 光生伏特效應(yīng) 92
2.3.2 太陽(yáng)電池電流-電壓特性分析 92
2.3.3 太陽(yáng)電池性能表征 97
2.3.4 量子效率譜 99
2.3.5 太陽(yáng)電池效率分析 102
2.3.6 太陽(yáng)電池效率損失分析 109
2.3.7 p-i-n結(jié)電池 110
2.4 太陽(yáng)電池器件模擬 112
2.4.1 器件模擬的意義 112
2.4.2 硅基薄膜電池的電學(xué)模型 114
2.4.3 硅基薄膜電池的光學(xué)模擬 119
2.4.4 模擬計(jì)算示例 125
參考文獻(xiàn) 132
第3章 晶體硅太陽(yáng)電池 136
3.1 晶體硅太陽(yáng)電池技術(shù)的發(fā)展 136
3.1.1 簡(jiǎn)介 136
3.1.2 早期的硅太陽(yáng)電池 136
3.1.3 傳統(tǒng)的空間電池 138
3.1.4 背面場(chǎng) 139
3.1.5 紫電池 140
3.1.6 “黑體電池” 141
3.1.7 表面鈍化 143
3.1.8 PERL電池設(shè)計(jì) 149
3.1.9 總結(jié) 153
3.2 高效電池的產(chǎn)業(yè)化 154
3.2.1 介紹 154
3.2.2 絲網(wǎng)印刷電池 154
3.2.3 掩埋柵太陽(yáng)電池 157
3.2.4 高效背面點(diǎn)接觸電極電池 160
3.2.5 HIT電池 164
3.2.6 Pluto電池 172
參考文獻(xiàn) 181
第4章 高效Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽(yáng)電池 186
4.1 Ⅲ-Ⅴ族化合物材料及太陽(yáng)電池的特點(diǎn) 188
4.2 Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽(yáng)電池的制備方法 193
4.2.1 液相外延技術(shù) 193
4.2.2 金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積技術(shù) 194
4.2.3 分子束外延技術(shù) 195
4.3 Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽(yáng)電池的發(fā)展歷史 196
4.3.1 GaAs基系單結(jié)太陽(yáng)電池 196
4.3.2 GaAs基系多結(jié)疊層太陽(yáng)電池 201
4.3.3 Ⅲ-Ⅴ族聚光太陽(yáng)電池 211
4.3.4 薄膜型Ⅲ-Ⅴ族太陽(yáng)電池 214
4.4 Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽(yáng)電池的研究熱點(diǎn) 216
4.4.1 更多結(jié)（三結(jié)以上）疊層電池的研究 216
4.4.2 Ⅲ-Ⅴ族量子阱、量子點(diǎn)太陽(yáng)電池 219
4.4.3 熱光伏電池 223
4.4.4 分光譜太陽(yáng)電池的研究 224
4.4.5 其他類型新概念太陽(yáng)電池 225
參考文獻(xiàn) 226
第5章 硅基薄膜太陽(yáng)電池 230
5.1 引言 230
5.2 硅基薄膜物理基礎(chǔ)及其材料特性 231
5.2.1 硅基薄膜材料的研究歷史和發(fā)展現(xiàn)狀 231
5.2.2 非晶硅基薄膜材料的結(jié)構(gòu)和電子態(tài) 232
5.2.3 非晶硅基薄膜材料的電學(xué)特性 237
5.2.4 非晶硅基薄膜材料的光學(xué)特性 240
5.2.5 非晶硅基薄膜材料的光致變化 247
5.2.6 非晶硅碳和硅鍺合金薄膜材料 251
5.2.7 微晶硅及納米硅薄膜材料 252
5.3 非晶硅基薄膜材料制備方法和沉積動(dòng)力學(xué) 261
5.3.1 非晶硅基薄膜材料制備方法 261
5.3.2 硅基薄膜材料制備過(guò)程中的反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 282
5.3.3 硅基薄膜材料的優(yōu)化 287
5.4 硅基薄膜太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)及工作原理 299
5.4.1 單結(jié)硅基薄膜太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)及工作原理 299
5.4.2 多結(jié)硅基薄膜太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)及工作原理 311
5.4.3 硅薄膜太陽(yáng)電池的計(jì)算機(jī)模擬 320
5.5 硅基薄膜太陽(yáng)電池制備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化 322
5.5.1 以玻璃為襯底的硅基薄膜太陽(yáng)電池制備技術(shù) 322
5.5.2 柔性襯底，卷-到-卷非晶硅基薄膜太陽(yáng)電池制備技術(shù) 327
5.6 硅基薄膜太陽(yáng)電池的產(chǎn)業(yè)化：現(xiàn)狀、發(fā)展方向以及未來(lái)的展望 333
5.6.1 非晶硅基薄膜太陽(yáng)電池的優(yōu)勢(shì) 334
5.6.2 硅基薄膜太陽(yáng)電池所面臨的挑戰(zhàn) 335
5.6.3 硅基薄膜太陽(yáng)電池的發(fā)展方向 335
參考文獻(xiàn) 337
第6章 銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)電池 344
6.1 CIGS薄膜太陽(yáng)電池發(fā)展史 344
6.2 CIGS薄膜太陽(yáng)電池吸收層材料 349
6.2.1 CIGS薄膜的制備方法 349
6.2.2 CIGS薄膜材料特性 357
6.3 CIGS薄膜太陽(yáng)電池的典型結(jié)構(gòu) 366
6.3.1 Mo背接觸層 366
6.3.2 CdS緩沖層 367
6.3.3 氧化鋅（ZnO）窗口層 369
6.3.4 頂電極和減反膜 369
6.3.5 CIGS薄膜光伏組件 370
6.4 CIGS薄膜太陽(yáng)電池的器件性能 371
6.4.1 CIGS薄膜太陽(yáng)電池的電流-電壓方程和輸出特性*線 371
6.4.2 CIGS薄膜太陽(yáng)電池的量子效率 374
6.4.3 CIGS薄膜太陽(yáng)電池的弱光特性 376
6.4.4 CIGS薄膜太陽(yáng)電池的溫度特性 379
6.4.5 CIGS薄膜太陽(yáng)電池的抗輻照能力 383
6.4.6 CIGS薄膜電池的穩(wěn)定性 385
6.5 CIGS薄膜太陽(yáng)電池的異質(zhì)結(jié)特性 388
6.5.1 CIGS薄膜太陽(yáng)電池異質(zhì)結(jié)能帶圖 388
6.5.2 能帶邊失調(diào)值 390
6.5.3 貧Cu的CIGS表面層 392
6.6 柔性襯底CIGS薄膜太陽(yáng)電池 392
6.6.1 柔性襯底CIGS薄膜太陽(yáng)電池的性能特點(diǎn) 392
6.6.2 柔性金屬襯底CIGS太陽(yáng)電池 394
6.6.3 聚合物襯底CIGS薄膜電池 396
6.6.4 CIGS柔性光伏組件 397
6.7 CIGS薄膜太陽(yáng)電池的發(fā)展動(dòng)向 397
6.7.1 無(wú)Cd緩沖層 398
6.7.2 其他Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體材料 399
6.7.3 疊層電池 401
參考文獻(xiàn) 402
第7章 染料敏化太陽(yáng)電池 408
7.1 引言 408
7.1.1 染料敏化太陽(yáng)電池的發(fā)展歷史 408
7.1.2 染料敏化太陽(yáng)電池的結(jié)構(gòu)和組成 410
7.1.3 染料敏化太陽(yáng)電池的工作原理 412
7.2 染料敏化太陽(yáng)電池及材料 413
7.2.1 襯底材料 413
7.2.2 納米半導(dǎo)體材料 414
7.2.3 染料光敏化劑 420
7.2.4 電解質(zhì) 425
7.2.5 對(duì)電極 432
7.3 有機(jī)聚合物太陽(yáng)電池 432
7.3.1 器件結(jié)構(gòu)和工作原理 434
7.3.2 給體光伏材料 436
7.3.3 受體材料 439
7.4 染料敏化太陽(yáng)電池性能 441
7.4.1 電化學(xué)性能 441
7.4.2 光伏性能 446
7.5 染料敏化太陽(yáng)電池未來(lái)的發(fā)展 453
參考文獻(xiàn) 455
第8章 光伏器件的測(cè)試與應(yīng)用 463
8.1 光伏器件的測(cè)試 463
8.1.1 太陽(yáng)常數(shù)和大氣質(zhì)量 463
8.1.2 標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試條件和標(biāo)準(zhǔn)太陽(yáng)電池 465
8.1.3 光伏器件的基本測(cè)量 467
8.1.4 多結(jié)疊層太陽(yáng)電池的測(cè)試 475
8.2 光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用 478
8.2.1 太陽(yáng)能輻射資源 478
8.2.2 光伏系統(tǒng)的工作原理、技術(shù)性能及電子學(xué)問(wèn)題 488
8.2.3 光伏發(fā)電應(yīng)用 533
8.2.4 光伏發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 542
參考文獻(xiàn) 567
第9章 高效電池新概念 569
9.1 引言 569
9.2 Shockley-Queisser光伏轉(zhuǎn)換效率理論極限 571
9.2.1 黑體輻射 572
9.2.2 細(xì)致平衡原理 574
9.2.3 理想光伏電池的轉(zhuǎn)換效率 577
9.3 多結(jié)太陽(yáng)電池 584
9.4 熱載流子太陽(yáng)電池 591
9.4.1 光生載流子熱弛豫過(guò)程 591
9.4.2 熱載流子太陽(yáng)電池的理論效率極限 593
9.4.3 熱載流子太陽(yáng)電池的實(shí)驗(yàn)研究與進(jìn)展 596
9.5 碰撞電離太陽(yáng)電池 598
9.5.1 碰撞電離基本概念 598
9.5.2 碰撞電離太陽(yáng)電池極限效率 599
9.5.3 碰撞電離電池的實(shí)驗(yàn)研究 601
9.6 中間帶及多能帶太陽(yáng)電池 602
9.7 熱光電及熱光子轉(zhuǎn)換器 608
9.7.1 熱光伏電池 608
9.7.2 熱光子轉(zhuǎn)換器 610
9.8 小結(jié) 611
參考文獻(xiàn) 613
附錄 617
附錄A 標(biāo)準(zhǔn)AM1.5太陽(yáng)光譜輻照度數(shù)據(jù) 617
附錄B 鉛酸蓄電池的分類、命名和表征 621
B.1 鉛酸蓄電池的分類 621
B.2 蓄電池的命名方法、型號(hào)組成及其代表意義 621
B.3 電池的表征參量 622
附錄C 典型的單片機(jī)及外圍電路 623
C.1 CPU、EEPROM、RAM、I/O單片微處理器 623
C.2 LCD液晶顯示器 624
C.3 自定義4×4矩陣鍵盤 624
C.4 RS232異步串行通信接口 624
C.5 多路模擬開關(guān)和串行A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換器 624
附錄D 脈寬調(diào)制方波逆變器產(chǎn)品實(shí)例 625
D.1 概述 625
D.2 技術(shù)指標(biāo) 625
D.3 方波逆變器的電路結(jié)構(gòu)和工作原理 625