第1章 太陽(yáng)輻射與太陽(yáng)電池1.1太陽(yáng)光的屬性 11.1.1波粒二象性 11.1.2光子能量 11.1.3光子通量 21.1.4光譜輻照度 31.1.5輻射功率密度 31.2黑體輻射 31.3太陽(yáng)輻射 51.3.1太陽(yáng) 51.3.2太空中的太陽(yáng)輻射 61.3.3地球上的太陽(yáng)輻射 71.3.4大氣質(zhì)量 81.3.5標(biāo)準(zhǔn)光譜 9第1章 太陽(yáng)輻射與太陽(yáng)電池1.1太陽(yáng)光的屬性 11.1.1波粒二象性 11.1.2光子能量 11.1.3光子通量 21.1.4光譜輻照度 31.1.5輻射功率密度 31.2黑體輻射 31.3太陽(yáng)輻射 51.3.1太陽(yáng) 51.3.2太空中的太陽(yáng)輻射 61.3.3地球上的太陽(yáng)輻射 71.3.4大氣質(zhì)量 81.3.5標(biāo)準(zhǔn)光譜 91.4太陽(yáng)能的轉(zhuǎn)換方式 111.5太陽(yáng)電池概述 121.6電能 13思考題與習(xí)題 14參考文獻(xiàn) 14 第2章 光電轉(zhuǎn)換物理基礎(chǔ)2.1半導(dǎo)體宏觀光學(xué)性質(zhì)和光學(xué)常數(shù) 162.1.1折射率和吸收系數(shù) 162.1.2反射系數(shù)和透射系數(shù) 182.2半導(dǎo)體的光吸收 192.2.1本征光吸收 192.2.2其他光吸收過(guò)程 232.3非平衡載流子 252.3.1非平衡載流子的注入 252.3.2非平衡載流子壽命、準(zhǔn)費(fèi)米能級(jí) 262.3.3非平衡載流子復(fù)合 282.4載流子輸運(yùn) 342.4.1載流子擴(kuò)散運(yùn)動(dòng) 342.4.2載流子漂移擴(kuò)散，愛(ài)因斯坦關(guān)系式 372.4.3連續(xù)性方程式及應(yīng)用 40思考題與習(xí)題 44參考文獻(xiàn) 44 第3章太陽(yáng)電池的基本原理和特性3.1光生伏打效應(yīng) 453.1.1功函數(shù)和親和勢(shì) 453.1.2內(nèi)建靜電場(chǎng)與有效力場(chǎng) 463.1.3一般情況下Voc的表達(dá)式 483.2半導(dǎo)體界面及其類型 503.2.1半導(dǎo)體-真空界面 503.2.2半導(dǎo)體-半導(dǎo)體同質(zhì)結(jié) 513.2.3半導(dǎo)體-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 513.2.4半導(dǎo)體-金屬界面 533.2.5半導(dǎo)體-絕緣體界面 533.2.6金屬-絕緣體-半導(dǎo)體和半導(dǎo)體-絕緣體-半導(dǎo)體界面 543.3用于太陽(yáng)電池的半導(dǎo)體界面組態(tài) 553.3.1光生伏打效應(yīng)的界面結(jié)構(gòu) 553.3.2歐姆接觸 553.3.3選擇性歐姆接觸 573.4精細(xì)平衡原理 573.4.1黑暗狀態(tài) 583.4.2光照狀態(tài) 593.5電流 603.5.1光生電流 613.5.2暗電流 613.6太陽(yáng)電池的特性 633.6.1伏安特性曲線 633.6.2短路電流 643.6.3光生電壓 663.6.4填充因子和轉(zhuǎn)換效率 683.6.5量子效率和光譜響應(yīng) 693.7影響太陽(yáng)電池性能的因素 723.7.1寄生電阻 723.7.2溫度的影響 733.7.3光強(qiáng)的影響 743.8理論轉(zhuǎn)換效率極限 763.9太陽(yáng)電池的設(shè)計(jì)原則 773.10疊層太陽(yáng)電池 783.10.1疊層太陽(yáng)電池原理 793.10.2疊層太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu) 793.10.3兩端疊層太陽(yáng)電池的性能與設(shè)計(jì) 803.11小結(jié) 81思考題與習(xí)題 82參考文獻(xiàn) 82 第4章 晶體硅太陽(yáng)電池4.1單晶硅材料的性質(zhì) 844.1.1基本性質(zhì) 844.1.2光吸收特性 844.1.3摻雜特性 854.1.4載流子復(fù)合特性 864.1.5載流子輸運(yùn)特性 894.2晶體硅太陽(yáng)電池的早期結(jié)構(gòu)演變 904.2.1早期硅太陽(yáng)電池 904.2.2背面場(chǎng) 914.2.3紫電池 914.2.4黑硅電池 924.3晶體硅太陽(yáng)電池的效率損失及提高策略 934.3.1效率損失機(jī)制 934.3.2減反射技術(shù) 944.3.3陷光技術(shù) 964.3.4電極優(yōu)化 984.3.5摻雜工藝優(yōu)化 1014.3.6鈍化技術(shù) 1064.4高效電池結(jié)構(gòu) 1124.4.1高效電池的設(shè)計(jì)思想 1124.4.2PERC、PERL和PERT太陽(yáng)電池 1124.4.3硅異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)電池 1134.4.4TOPCon太陽(yáng)電池 1144.4.5刻槽埋柵太陽(yáng)電池 1154.4.6背接觸背結(jié)太陽(yáng)電池 1154.4.7硅球太陽(yáng)電池 1164.4.8多種高效技術(shù)結(jié)合的太陽(yáng)電池 116思考題與習(xí)題 117參考文獻(xiàn) 117 第5章 砷化鎵太陽(yáng)電池5.1砷化鎵材料的性質(zhì) 1195.1.1砷化鎵的晶體結(jié)構(gòu) 1195.1.2砷化鎵的能帶結(jié)構(gòu) 1205.1.3砷化鎵作為太陽(yáng)電池材料的優(yōu)缺點(diǎn) 1205.1.4砷化鎵薄膜材料的制備 1215.2砷化鎵太陽(yáng)電池的設(shè)計(jì)和優(yōu)化 1235.2.1砷化鎵太陽(yáng)電池的發(fā)展 1235.2.2砷化鎵太陽(yáng)電池類型 1235.2.3單結(jié)砷化鎵太陽(yáng)電池的設(shè)計(jì)與優(yōu)化 1275.2.4多結(jié)砷化鎵太陽(yáng)電池的設(shè)計(jì)與優(yōu)化 1295.3聚光太陽(yáng)電池與空間太陽(yáng)電池原理與設(shè)計(jì) 1325.3.1聚光太陽(yáng)電池 1325.3.2聚光太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)組件 1325.3.3聚光太陽(yáng)電池設(shè)計(jì) 1355.3.4空間太陽(yáng)電池 1365.4砷化鎵太陽(yáng)電池的發(fā)展趨勢(shì) 138思考題與習(xí)題 139參考文獻(xiàn) 139 第6章 非晶硅太陽(yáng)電池6.1非晶硅材料結(jié)構(gòu)與電子態(tài) 1416.1.1非晶硅材料結(jié)構(gòu) 1416.1.2非晶硅材料的電子態(tài) 1416.2非晶硅材料的光學(xué)特性 1436.2.1非晶硅材料的光吸收 1436.2.2非晶硅材料的光譜響應(yīng) 1446.2.3非晶硅材料的紅外吸收及拉曼光譜 1446.2.4光致衰減效應(yīng) 1466.3非晶硅材料的電學(xué)特性 1476.3.1本征非晶硅材料的電學(xué)特性 1476.3.2非晶硅的摻雜特性 1486.3.3非晶硅的光電導(dǎo) 1496.4非晶硅太陽(yáng)電池設(shè)計(jì)和優(yōu)化 1506.4.1非晶硅電池特點(diǎn) 1506.4.2非晶硅電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1516.4.3制備工藝設(shè)計(jì)優(yōu)化 1536.5非晶硅疊層太陽(yáng)電池 1546.5.1非晶硅疊層電池概述 1546.5.2a-Si：H雙結(jié)疊層太陽(yáng)電池 1546.5.3a-Si：H三結(jié)疊層太陽(yáng)電池 1566.6非晶硅太陽(yáng)電池的發(fā)展趨勢(shì) 157思考題與習(xí)題 157參考文獻(xiàn) 157 第7章 碲化鎘太陽(yáng)電池和銅銦鎵硒太陽(yáng)電池7.1引言 1597.1.1電池結(jié)構(gòu) 1597.1.2發(fā)展歷史 1597.2多晶半導(dǎo)體材料 1607.2.1晶界 1617.2.2晶界對(duì)載流子輸運(yùn)的影響 1627.2.3晶界的耗盡層近似 1637.2.4多數(shù)載流子的輸運(yùn) 1667.2.5光照的影響 1687.2.6少數(shù)載流子的輸運(yùn) 1697.2.7晶界效應(yīng) 1707.3多晶異質(zhì)結(jié)薄膜太陽(yáng)電池的設(shè)計(jì)原則 1707.3.1吸收層禁帶寬度 1747.3.2能級(jí)排列 1757.3.3窗口層摻雜 1767.3.4費(fèi)米能級(jí)釘扎 1777.3.5吸收層摻雜 1777.3.6吸收層厚度 1787.3.7晶界 1797.3.8背接觸勢(shì)壘 1797.3.9緩沖層厚度 1797.3.10前表面梯度帶隙 1807.3.11背表面梯度帶隙 1807.4碲化鎘的性質(zhì) 1807.4.1碲化鎘的物理性質(zhì) 1807.4.2碲化鎘的電學(xué)性質(zhì) 1817.5碲化鎘太陽(yáng)電池的設(shè)計(jì) 1827.5.1窗口層設(shè)計(jì) 1837.5.2窗口層 吸收層界面 1847.5.3吸收層摻雜及設(shè)計(jì)優(yōu)化 1857.5.4背接觸優(yōu)化 1867.6銅銦鎵硒的性質(zhì) 1877.6.1CIGS的結(jié)構(gòu)特性 1877.6.2CIGS的電學(xué)特性 1897.6.3CIGS的光學(xué)性質(zhì)及制備方法 1917.7銅銦鎵硒太陽(yáng)電池的設(shè)計(jì) 1917.7.1銅銦鎵硒太陽(yáng)電池基本結(jié)構(gòu) 1917.7.2窗口層及界面 1947.7.3吸收層摻雜 1947.7.4吸收層帶隙梯度 195思考題與習(xí)題 197參考文獻(xiàn) 197 第8章 鈣鈦礦太陽(yáng)電池8.1鈣鈦礦太陽(yáng)電池材料 2018.1.1鈣鈦礦材料的結(jié)構(gòu)和性質(zhì) 2018.1.2電子傳輸層 2038.1.3介孔骨架材料 2078.1.4空穴傳輸層材料 2098.1.5電極材料 2128.2鈣鈦礦太陽(yáng)電池器件結(jié)構(gòu)、工作原理及設(shè)計(jì)優(yōu)化 2148.2.1鈣鈦礦太陽(yáng)電池器件結(jié)構(gòu) 2148.2.2鈣鈦礦太陽(yáng)電池工作原理 2158.2.3鈣鈦礦太陽(yáng)電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及性能優(yōu)化 2168.3鈣鈦礦基疊層太陽(yáng)電池 2218.3.1鈣鈦礦 Si疊層太陽(yáng)電池 2238.3.2鈣鈦礦 CIGS疊層太陽(yáng)電池 2278.3.3全鈣鈦礦疊層太陽(yáng)電池 2298.4鈣鈦礦基太陽(yáng)電池的穩(wěn)定性 2338.4.1本征穩(wěn)定性 2338.4.2封裝器件的穩(wěn)定性 237思考題與習(xí)題 238參考文獻(xiàn) 238 第9章 新概念太陽(yáng)電池9.1引言 2489.2中間帶太陽(yáng)電池 2489.2.1中間帶太陽(yáng)電池的基本概念 2489.2.2量子點(diǎn)中間帶電池 2519.2.3體材料的中間帶與電池 2549.2.4薄膜中間帶材料 2569.3碰撞電離太陽(yáng)電池 2579.3.1基本概念 2579.3.2碰撞電離太陽(yáng)電池效率 2589.3.3量子點(diǎn)中多激子產(chǎn)生 2599.4熱載流子太陽(yáng)電池 2619.4.1光生載流子熱弛豫過(guò)程 2629.4.2熱載流子太陽(yáng)電池的理論效率極限 2639.5熱光電及熱光子轉(zhuǎn)換器 2639.5.1熱光伏電池 2639.5.2熱光子轉(zhuǎn)換器 266思考題與習(xí)題 267參考文獻(xiàn) 267