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太陽電池原理與設計(教育部高等學校材料類專業教學指導委員會規劃教材)

  • 作者：編者:武莉莉//張靜全//郝霞|責編:陶艷玲
  • 出版社：化學工業
  • ISBN：9787122449382
  • 出版日期：2024/11/01
  • 裝幀：平裝
  • 頁數：271
人民幣：RMB 56 元      售價：元
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內容大鋼
    《太陽電池原理與設計》一書包括原理和設計兩部分：第一部分（1?3章）介紹了光電轉換的微觀機制和基本原理，覆蓋太陽輻射、半導體的光吸收、載流子的產生與複合、非平衡載流子的擴散與漂移、常見太陽電池的結構及器件特性描述等；第二部分（4?9章）以晶體硅、砷化鎵、非晶硅、碲化鎘、銅銦鎵硒以及鈣鈦礦等太陽電池為例，從材料的基本性質出發，分析它們的器件結構，並從減少光、電學損失的角度討論每種電池的設計和優化原則。本書重在闡明太陽電池的能量損失機制，圍繞提高太陽電池效率的核心科學問題，分析不同類型太陽電池的器件特點及改進思路，使讀者具備設計高效太陽電池的能力。
    本書可作為高等院校新能源材料與器件、新能源科學與工程、儲能科學與工程及相關專業的教材或教學參考書，也可作為光伏產業技術人員的參考書。
作者介紹
編者:武莉莉//張靜全//郝霞|責編:陶艷玲
目錄
第1章  太陽輻射與太陽電池
  1.1  太陽光的屬性
    1.1.1  波粒二象性
    1.1.2  光子能量
    1.1.3  光子通量
    1.1.4  光譜輻照度
    1.1.5  輻射功率密度
  1.2  黑體輻射
  1.3  太陽輻射
    1.3.1  太陽
    1.3.2  太空中的太陽輻射
    1.3.3  地球上的太陽輻射
    1.3.4  大氣質量
    1.3.5  標準光譜
  1.4  太陽能的轉換方式
  1.5  太陽電池概述
  1.6  電能
  思考題與習題
  參考文獻
第2章  光電轉換物理基礎
  2.1  半導體宏觀光學性質和光學常數
    2.1.1  折射率和吸收係數
    2.1.2  反射係數和透射係數
  2.2  半導體的光吸收
    2.2.1  本征光吸收
    2.2.2  其他光吸收過程
  2.3  非平衡載流子
    2.3.1  非平衡載流子的注入
    2.3.2  非平衡載流子壽命、准費米能級
    2.3.3  非平衡載流子複合
  2.4  載流子輸運
    2.4.1  載流子擴散運動
    2.4.2  載流子漂移擴散，愛因斯坦關係式
    2.4.3  連續性方程式及應用
  思考題與習題
  參考文獻
第3章  太陽電池的基本原理和特性
  3.1  光生伏打效應
    3.1.1  功函數和親和勢
    3.1.2  內建靜電場與有效力場
    3.1.3  一般情況下Voc的表達式
  3.2  半導體界面及其類型
    3.2.1  半導體-真空界面
    3.2.2  半導體-半導體同質結
    3.2.3  半導體-半導體異質結
    3.2.4  半導體-金屬界面
    3.2.5  半導體-絕緣體界面
    3.2.6  金屬-絕緣體-半導體和半導體-絕緣體-半導體界面
  3.3  用於太陽電池的半導體界面組態
    3.3.1  光生伏打效應的界面結構

    3.3.2  歐姆接觸
    3.3.3  選擇性歐姆接觸
  3.4  精細平衡原理
    3.4.1  黑暗狀態
    3.4.2  光照狀態
  3.5  電流
    3.5.1  光生電流
    3.5.2  暗電流
  3.6  太陽電池的特性
    3.6.1  伏安特性曲線
    3.6.2  短路電流
    3.6.3  光生電壓
    3.6.4  填充因子和轉換效率
    3.6.5  量子效率和光譜響應
  3.7  影響太陽電池性能的因素
    3.7.1  寄生電阻
    3.7.2  溫度的影響
    3.7.3  光強的影響
  3.8  理論轉換效率極限
  3.9  太陽電池的設計原則
  3.10  疊層太陽電池
    3.10.1  疊層太陽電池原理
    3.10.2  疊層太陽電池結構
    3.10.3  兩端疊層太陽電池的性能與設計
  3.11  小結
  思考題與習題
  參考文獻
第4章  晶體硅太陽電池
  4.1  單晶硅材料的性質
    4.1.1  基本性質
    4.1.2  光吸收特性
    4.1.3  摻雜特性
    4.1.4  載流子複合特性
    4.1.5  載流子輸運特性
  4.2  晶體硅太陽電池的早期結構演變
    4.2.1  早期硅太陽電池
    4.2.2  背面場
    4.2.3  紫電池
    4.2.4  黑硅電池
  4.3  晶體硅太陽電池的效率損失及提高策略
    4.3.1  效率損失機制
    4.3.2  減反射技術
    4.3.3  陷光技術
    4.3.4  電極優化
    4.3.5  摻雜工藝優化
    4.3.6  鈍化技術
  4.4  高效電池結構
    4.4.1  高效電池的設計思想
    4.4.2  PERC、PERL和PERT太陽電池
    4.4.3  硅異質結太陽電池

    4.4.4  TOPCon太陽電池
    4.4.5  刻槽埋柵太陽電池
    4.4.6  背接觸背結太陽電池
    4.4.7  硅球太陽電池
    4.4.8  多種高效技術結合的太陽電池
  思考題與習題
  參考文獻
第5章  砷化鎵太陽電池
  5.1  砷化鎵材料的性質
    5.1.1  砷化鎵的晶體結構
    5.1.2  砷化鎵的能帶結構
    5.1.3  砷化鎵作為太陽電池材料的優缺點
    5.1.4  砷化鎵薄膜材料的製備
  5.2  砷化鎵太陽電池的設計和優化
    5.2.1  砷化鎵太陽電池的發展
    5.2.2  砷化鎵太陽電池類型
    5.2.3  單結砷化鎵太陽電池的設計與優化
    5.2.4  多結砷化鎵太陽電池的設計與優化
  5.3  聚光太陽電池與空間太陽電池原理與設計
    5.3.1  聚光太陽電池
    5.3.2  聚光太陽能發電系統組件
    5.3.3  聚光太陽電池設計
    5.3.4  空間太陽電池
  5.4  砷化鎵太陽電池的發展趨勢
  思考題與習題
  參考文獻
第6章  非晶硅太陽電池
  6.1  非晶硅材料結構與電子態
    6.1.1  非晶硅材料結構
    6.1.2  非晶硅材料的電子態
  6.2  非晶硅材料的光學特性
    6.2.1  非晶硅材料的光吸收
    6.2.2  非晶硅材料的光譜響應
    6.2.3  非晶硅材料的紅外吸收及拉曼光譜
    6.2.4  光致衰減效應
  6.3  非晶硅材料的電學特性
    6.3.1  本征非晶硅材料的電學特性
    6.3.2  非晶硅的摻雜特性
    6.3.3  非晶硅的光電導
  6.4  非晶硅太陽電池設計和優化
    6.4.1  非晶硅電池特點
    6.4.2  非晶硅電池結構設計
    6.4.3  製備工藝設計優化
  6.5  非晶硅疊層太陽電池
    6.5.1  非晶硅疊層電池概述
    6.5.2  a-Si：H雙結疊層太陽電池
    6.5.3  a-Si：H三結疊層太陽電池
  6.6  非晶硅太陽電池的發展趨勢
  思考題與習題
  參考文獻

第7章  碲化鎘太陽電池和銅銦鎵硒太陽電池
  7.1  引言
    7.1.1  電池結構
    7.1.2  發展歷史
  7.2  多晶半導體材料
    7.2.1  晶界
    7.2.2  晶界對載流子輸運的影響
    7.2.3  晶界的耗盡層近似
    7.2.4  多數載流子的輸運
    7.2.5  光照的影響
    7.2.6  少數載流子的輸運
    7.2.7  晶界效應
  7.3  多晶異質結薄膜太陽電池的設計原則
    7.3.1  吸收層禁帶寬度
    7.3.2  能級排列
    7.3.3  窗口層摻雜
    7.3.4  費米能級釘扎
    7.3.5  吸收層摻雜
    7.3.6  吸收層厚度
    7.3.7  晶界
    7.3.8  背接觸勢壘
    7.3.9  緩衝層厚度
    7.3.10  前表面梯度帶隙
    7.3.11  背表面梯度帶隙
  7.4  碲化鎘的性質
    7.4.1  碲化鎘的物理性質
    7.4.2  碲化鎘的電學性質
  7.5  碲化鎘太陽電池的設計
    7.5.1  窗口層設計
    7.5.2  窗口層吸收層界面
    7.5.3  吸收層摻雜及設計優化
    7.5.4  背接觸優化
  7.6  銅銦鎵硒的性質
    7.6.1  CIGS的結構特性
    7.6.2  CIGS的電學特性
    7.6.3  CIGS的光學性質及製備方法
  7.7  銅銦鎵硒太陽電池的設計
    7.7.1  銅銦鎵硒太陽電池基本結構
    7.7.2  窗口層及界面
    7.7.3  吸收層摻雜
    7.7.4  吸收層帶隙梯度
  思考題與習題
  參考文獻
第8章  鈣鈦礦太陽電池
  8.1  鈣鈦礦太陽電池材料
    8.1.1  鈣鈦礦材料的結構和性質
    8.1.2  電子傳輸層
    8.1.3  介孔骨架材料
    8.1.4  空穴傳輸層材料
    8.1.5  電極材料

  8.2  鈣鈦礦太陽電池器件結構、工作原理及設計優化
    8.2.1  鈣鈦礦太陽電池器件結構
    8.2.2  鈣鈦礦太陽電池工作原理
    8.2.3  鈣鈦礦太陽電池結構設計及性能優化
  8.3  鈣鈦礦基疊層太陽電池
    8.3.1  鈣鈦礦Si疊層太陽電池
    8.3.2  鈣鈦礦CIGS疊層太陽電池
    8.3.3  全鈣鈦礦疊層太陽電池
  8.4  鈣鈦礦基太陽電池的穩定性
    8.4.1  本征穩定性
    8.4.2  封裝器件的穩定性
  思考題與習題
  參考文獻
第9章  新概念太陽電池
  9.1  引言
  9.2  中間帶太陽電池
    9.2.1  中間帶太陽電池的基本概念
    9.2.2  量子點中間帶電池
    9.2.3  體材料的中間帶與電池
    9.2.4  薄膜中間帶材料
  9.3  碰撞電離太陽電池
    9.3.1  基本概念
    9.3.2  碰撞電離太陽電池效率
    9.3.3  量子點中多激子產生
  9.4  熱載流子太陽電池
    9.4.1  光生載流子熱弛豫過程
    9.4.2  熱載流子太陽電池的理論效率極限
  9.5  熱光電及熱光子轉換器
    9.5.1  熱光伏電池
    9.5.2  熱光子轉換器
  思考題與習題
  參考文獻

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