目錄
前言
第1章 薄膜太陽電池簡介 1
1.1 太陽電池物理基礎 1
1.1.1 半導體 1
1.1.2 pn結 3
1.1.3 金屬半導體接觸 4
1.2 薄膜 5
1.2.1 真空 5
1.2.2 薄膜的制備 6
1.2.3 薄膜的表征 13
1.3 薄膜太陽電池應用前景 20
參考文獻 22
第2章 硅基薄膜太陽電池 23
2.1 非晶硅材料特性 23
2.1.1 非晶硅的發展歷史 23
2.1.2 非晶硅材料的結構與電子態 24
2.1.3 非晶硅材料的光學特性 26
2.1.4 非晶硅材料的電學特性 30
2.1.5 非晶硅合金 33
2.2 納米晶硅材料特性 34
2.2.1 納米晶硅材料的發展歷史 34
2.2.2 納米晶硅材料的結構與表征 36
2.2.3 納米晶硅材料的缺陷及帶隙態 39
2.2.4 納米晶硅材料的雜質與摻雜 40
2.3 硅基薄膜材料的制備方法及生長原理 42
2.3.1 PECVD設備 42
2.3.2 PECVD反應原理 44
2.4 硅基薄膜太陽電池器件原理 48
2.4.1 硅基薄膜太陽電池設計原理 48
2.4.2 硅基薄膜太陽電池結構及多結電池 50
2.4.3 硅基薄膜太陽電池里的關鍵技術 52
2.5 硅基薄膜太陽電池產業化 60
2.5.1 以玻璃為襯底的硅基薄膜太陽電池制備技術 60
2.5.2 以柔性材料為襯底的硅基薄膜太陽電池制備技術 65
2.6 硅基薄膜太陽電池的未來發展 67
2.6.1 硅基薄膜太陽電池的產業化現狀 67
2.6.2 硅基薄膜太陽電池的優勢 68
2.6.3 硅基薄膜太陽電池面臨的挑戰 69
2.6.4 硅基薄膜太陽電池未來的發展方向 69
2.7 硅基薄膜材料在其他領域巾的應用 70
2.7.1 硅基薄膜在薄膜晶體硅中的應用 70
2.7.2 硅基薄膜在晶體硅異質結電池中的應用 71
參考文獻 73
第3章 無機薄膜太陽電池 85
3.1 CdTe薄膜太陽電池 86
3.1.1 CdTe薄膜太陽電池的結構 87
3.1.2 CdTe的基本性質 89
3.1.3 CdTe的制備方法 90
3.1.4 CdTe薄膜太陽電池的發展 92
3.2 CIGS薄膜太陽電池 92
3.2.1 CIGS薄膜太陽電池的結構 93
3.2.2 CIGS的材料屬性和特點 95
3.2.3 CIGS的制備方法 96
3.2.4 CIGS薄膜太陽電池的發展 98
3.3 CZTSSe薄膜太陽電池 99
3.3.1 CZTSSe薄膜太陽電池的結構 99
3.3.2 CZTS的基本性質 l01
3.3.3 CZTSSe的制備方法 102
3.3.4 CZTSSe薄膜太陽電池的發展前景 106
3.4 Sb2Sc3薄膜太陽電池 106
3.4.1 Sb2Se3薄膜太陽電池的結構 107
3.4.2 Sb2Se3的基本性質 108
3.4.3 vSb2Se3的制備方法 108
3.4.4 Sb2Sc3薄膜太陽電池的發展 111
參考文獻 111
第4章 鈣鈦礦太陽電池 118
4.1 鈣鈦礦太陽電池發展簡介 118
4.1.2 鈣鈦礦材料結構與光電學性質 120
4.2.1 鈣鈦礦材料結構 120
4.2.2 鈣鈦礦材料光學性能 122
4.2.3 鈣鈦礦材料電學性能 124
4.3 鈣鈦礦太陽電池結構 l26
4.3.1 液態電解質的鈣鈦礦太陽電池 126
4.3.2 介孔型鈣鈦礦太陽電池 129
4.3.3 平面異質結型鈣鈦礦太陽電池 132
4.3.4 無電子傳輸層型鈣鈦礦太陽電池 135
4.3.5 無空穴傳輸層型鈣鈦礦太陽電池 136
4.4 鈣鈦礦太陽電池工作機制 139
4.4.1 介孔型鈣鈦礦太陽電池的工作機制 140
4.4.2 平面異質結型鈣鈦礦太陽電池的工作機制 144
4.4.3 無空穴傳輸層鈣鈦礦太陽電池的工作機制 l46
4.5 鈣鈦礦太陽電池材料 147
4.5.1 電子傳輸層材料 148
4.5.2 介孔骨架層材料 149
4.5.3 鈣鈦礦層材料 151
4.5.4 空穴傳輸層材料 153
4.5.5 電極材料 l55
4.6 鈣鈦礦材料合成制備方法 155
4.6.1 一步法 155
4.6.2 反溶劑處理法 158
4.6.3 兩步法 159
4.6.4 改進的兩步法 16l
4.6.5 固相反應法 163
4.6.6 氣相-固相反應法 165
4.6.7 共蒸發法 l66
4.7 鈣鈦礦材料的應用 167
4.7.1 鈣鈦礦太陽電池光解水 167
4.7.2 可穿戴電源 169
4.7.3 光電探測器 172
參考文獻 172
第5章 染料敏化太陽電池 181
5.1 染料敏化太陽電池概述 181
5.1.1 染料敏化太陽電池的結構 181
5.1.2 染料敏化太陽電池的工作原理 182
5.1.3 染料敏化太陽電池的光電性能參數 184
5.2 染料敏化太陽電池染料分子 185
5.2.1 多吡啶釘染料 186
5.2.2 鋅-卟啉染料 189
5.2.3 有機染料 190
5.3 染料敏化太陽電池界面調控 196
5.3.1 光陽極和染料吸附 196
5.3.2 單分子染料吸附 198
5.3.3 多個染料分子吸附 200
5.3.4 染料分子問的相互作用 20l
5.4 染料敏化太陽電池電解液 202
5.4.1 氧化還原電對 203
5.4.2 染料再生 204
5.5 染料敏化太陽電池對電極 206
5.5.1 碳對電極材料 208
5.5.2 聚合物對電極材料 209
5.5.3 金屬化合物對電極材料 210
5.5.4 復合物對電極材料 212
參考文獻 214
第6章 有機太陽電池 230
6.1 有機太陽電池的光物理過程與性能參數 232
6.1.1 有機太陽電池的光電轉化過程 232
6.1.2 有機太陽電池的等效電路 234
6.1.3 有機太陽電池的性能參數 234
6.2 有機太陽電池的制備方法與形貌控制 236
6.3 有機太陽電池的結構優化 240
6.3.1 肖特基型單層器件結構 241
6.3.2 雙層D/A異質結器件結構 241
6.3.3 D/A體相異質結太陽電池 241
6.3.4 疊層有機太陽電池器件 242
6.4 有機半導體材料 244
6.4.1 共軛聚合物給體材料 245
6.4.2 小分子給體材料 248
6.4.3 受體材料 249
6.5 界面工程 256
6.5.1 空穴傳輸層材料 257
6.5.2 電子傳輸層材料 262
6.6 電極材料 268
6.7 小結 269
參考文獻 269
第7章 太陽電池發展趨勢 279
7.1 薄膜電池 281
7.2 柔性電池 284
7.3 疊層電池 287
7.4 新概念電池 29l
7.4.1 黑硅太陽電池 291
7.4.2 鐵電薄膜電池 293
7.5 太陽電池的新用途 295
參考文獻 298
彩圖