- 太阳电池原理与设计(教育部高等学校材料类专业教学指导委员会规划教材)
- - 作者：编者:武莉莉//张静全//郝霞|责编:陶艳玲
  - 出版社：化学工业
  - ISBN：9787122449382
  - 出版日期：2024/11/01
  - 页数：271
- 售价：22.4

内容大纲
《太阳电池原理与设计》一书包括原理和设计两部分：第一部分（1～3章）介绍了光电转换的微观机制和基本原理，覆盖太阳辐射、半导体的光吸收、载流子的产生与复合、非平衡载流子的扩散与漂移、常见太阳电池的结构及器件特性描述等；第二部分（4～9章）以晶体硅、砷化镓、非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒以及钙钛矿等太阳电池为例，从材料的基本性质出发，分析它们的器件结构，并从减少光、电学损失的角度讨论每种电池的设计和优化原则。本书重在阐明太阳电池的能量损失机制，围绕提高太阳电池效率的核心科学问题，分析不同类型太阳电池的器件特点及改进思路，使读者具备设计高效太阳电池的能力。
本书可作为高等院校新能源材料与器件、新能源科学与工程、储能科学与工程及相关专业的教材或教学参考书，也可作为光伏产业技术人员的参考书。
作者介绍
目录
第1章  太阳辐射与太阳电池
  1.1  太阳光的属性
    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  光谱辐照度
    1.1.5  辐射功率密度
  1.2  黑体辐射
  1.3  太阳辐射
    1.3.1  太阳
    1.3.2  太空中的太阳辐射
    1.3.3  地球上的太阳辐射
    1.3.4  大气质量
    1.3.5  标准光谱
  1.4  太阳能的转换方式
  1.5  太阳电池概述
  1.6  电能
  思考题与习题
  参考文献
第2章  光电转换物理基础
  2.1  半导体宏观光学性质和光学常数
    2.1.1  折射率和吸收系数
    2.1.2  反射系数和透射系数
  2.2  半导体的光吸收
    2.2.1  本征光吸收
    2.2.2  其他光吸收过程
  2.3  非平衡载流子
    2.3.1  非平衡载流子的注入
    2.3.2  非平衡载流子寿命、准费米能级
    2.3.3  非平衡载流子复合
  2.4  载流子输运
    2.4.1  载流子扩散运动
    2.4.2  载流子漂移扩散，爱因斯坦关系式
    2.4.3  连续性方程式及应用
  思考题与习题
  参考文献
第3章  太阳电池的基本原理和特性
  3.1  光生伏打效应
    3.1.1  功函数和亲和势
    3.1.2  内建静电场与有效力场
    3.1.3  一般情况下Voc的表达式
  3.2  半导体界面及其类型
    3.2.1  半导体-真空界面
    3.2.2  半导体-半导体同质结
    3.2.3  半导体-半导体异质结
    3.2.4  半导体-金属界面
    3.2.5  半导体-绝缘体界面
    3.2.6  金属-绝缘体-半导体和半导体-绝缘体-半导体界面
  3.3  用于太阳电池的半导体界面组态
    3.3.1  光生伏打效应的界面结构

    3.3.2  欧姆接触
    3.3.3  选择性欧姆接触
  3.4  精细平衡原理
    3.4.1  黑暗状态
    3.4.2  光照状态
  3.5  电流
    3.5.1  光生电流
    3.5.2  暗电流
  3.6  太阳电池的特性
    3.6.1  伏安特性曲线
    3.6.2  短路电流
    3.6.3  光生电压
    3.6.4  填充因子和转换效率
    3.6.5  量子效率和光谱响应
  3.7  影响太阳电池性能的因素
    3.7.1  寄生电阻
    3.7.2  温度的影响
    3.7.3  光强的影响
  3.8  理论转换效率极限
  3.9  太阳电池的设计原则
  3.10  叠层太阳电池
    3.10.1  叠层太阳电池原理
    3.10.2  叠层太阳电池结构
    3.10.3  两端叠层太阳电池的性能与设计
  3.11  小结
  思考题与习题
  参考文献
第4章  晶体硅太阳电池
  4.1  单晶硅材料的性质
    4.1.1  基本性质
    4.1.2  光吸收特性
    4.1.3  掺杂特性
    4.1.4  载流子复合特性
    4.1.5  载流子输运特性
  4.2  晶体硅太阳电池的早期结构演变
    4.2.1  早期硅太阳电池
    4.2.2  背面场
    4.2.3  紫电池
    4.2.4  黑硅电池
  4.3  晶体硅太阳电池的效率损失及提高策略
    4.3.1  效率损失机制
    4.3.2  减反射技术
    4.3.3  陷光技术
    4.3.4  电极优化
    4.3.5  掺杂工艺优化
    4.3.6  钝化技术
  4.4  高效电池结构
    4.4.1  高效电池的设计思想
    4.4.2  PERC、PERL和PERT太阳电池
    4.4.3  硅异质结太阳电池

    4.4.4  TOPCon太阳电池
    4.4.5  刻槽埋栅太阳电池
    4.4.6  背接触背结太阳电池
    4.4.7  硅球太阳电池
    4.4.8  多种高效技术结合的太阳电池
  思考题与习题
  参考文献
第5章  砷化镓太阳电池
  5.1  砷化镓材料的性质
    5.1.1  砷化镓的晶体结构
    5.1.2  砷化镓的能带结构
    5.1.3  砷化镓作为太阳电池材料的优缺点
    5.1.4  砷化镓薄膜材料的制备
  5.2  砷化镓太阳电池的设计和优化
    5.2.1  砷化镓太阳电池的发展
    5.2.2  砷化镓太阳电池类型
    5.2.3  单结砷化镓太阳电池的设计与优化
    5.2.4  多结砷化镓太阳电池的设计与优化
  5.3  聚光太阳电池与空间太阳电池原理与设计
    5.3.1  聚光太阳电池
    5.3.2  聚光太阳能发电系统组件
    5.3.3  聚光太阳电池设计
    5.3.4  空间太阳电池
  5.4  砷化镓太阳电池的发展趋势
  思考题与习题
  参考文献
第6章  非晶硅太阳电池
  6.1  非晶硅材料结构与电子态
    6.1.1  非晶硅材料结构
    6.1.2  非晶硅材料的电子态
  6.2  非晶硅材料的光学特性
    6.2.1  非晶硅材料的光吸收
    6.2.2  非晶硅材料的光谱响应
    6.2.3  非晶硅材料的红外吸收及拉曼光谱
    6.2.4  光致衰减效应
  6.3  非晶硅材料的电学特性
    6.3.1  本征非晶硅材料的电学特性
    6.3.2  非晶硅的掺杂特性
    6.3.3  非晶硅的光电导
  6.4  非晶硅太阳电池设计和优化
    6.4.1  非晶硅电池特点
    6.4.2  非晶硅电池结构设计
    6.4.3  制备工艺设计优化
  6.5  非晶硅叠层太阳电池
    6.5.1  非晶硅叠层电池概述
    6.5.2  a-Si：H双结叠层太阳电池
    6.5.3  a-Si：H三结叠层太阳电池
  6.6  非晶硅太阳电池的发展趋势
  思考题与习题
  参考文献

第7章  碲化镉太阳电池和铜铟镓硒太阳电池
  7.1  引言
    7.1.1  电池结构
    7.1.2  发展历史
  7.2  多晶半导体材料
    7.2.1  晶界
    7.2.2  晶界对载流子输运的影响
    7.2.3  晶界的耗尽层近似
    7.2.4  多数载流子的输运
    7.2.5  光照的影响
    7.2.6  少数载流子的输运
    7.2.7  晶界效应
  7.3  多晶异质结薄膜太阳电池的设计原则
    7.3.1  吸收层禁带宽度
    7.3.2  能级排列
    7.3.3  窗口层掺杂
    7.3.4  费米能级钉扎
    7.3.5  吸收层掺杂
    7.3.6  吸收层厚度
    7.3.7  晶界
    7.3.8  背接触势垒
    7.3.9  缓冲层厚度
    7.3.10  前表面梯度带隙
    7.3.11  背表面梯度带隙
  7.4  碲化镉的性质
    7.4.1  碲化镉的物理性质
    7.4.2  碲化镉的电学性质
  7.5  碲化镉太阳电池的设计
    7.5.1  窗口层设计
    7.5.2  窗口层吸收层界面
    7.5.3  吸收层掺杂及设计优化
    7.5.4  背接触优化
  7.6  铜铟镓硒的性质
    7.6.1  CIGS的结构特性
    7.6.2  CIGS的电学特性
    7.6.3  CIGS的光学性质及制备方法
  7.7  铜铟镓硒太阳电池的设计
    7.7.1  铜铟镓硒太阳电池基本结构
    7.7.2  窗口层及界面
    7.7.3  吸收层掺杂
    7.7.4  吸收层带隙梯度
  思考题与习题
  参考文献
第8章  钙钛矿太阳电池
  8.1  钙钛矿太阳电池材料
    8.1.1  钙钛矿材料的结构和性质
    8.1.2  电子传输层
    8.1.3  介孔骨架材料
    8.1.4  空穴传输层材料
    8.1.5  电极材料

  8.2  钙钛矿太阳电池器件结构、工作原理及设计优化
    8.2.1  钙钛矿太阳电池器件结构
    8.2.2  钙钛矿太阳电池工作原理
    8.2.3  钙钛矿太阳电池结构设计及性能优化
  8.3  钙钛矿基叠层太阳电池
    8.3.1  钙钛矿Si叠层太阳电池
    8.3.2  钙钛矿CIGS叠层太阳电池
    8.3.3  全钙钛矿叠层太阳电池
  8.4  钙钛矿基太阳电池的稳定性
    8.4.1  本征稳定性
    8.4.2  封装器件的稳定性
  思考题与习题
  参考文献
第9章  新概念太阳电池
  9.1  引言
  9.2  中间带太阳电池
    9.2.1  中间带太阳电池的基本概念
    9.2.2  量子点中间带电池
    9.2.3  体材料的中间带与电池
    9.2.4  薄膜中间带材料
  9.3  碰撞电离太阳电池
    9.3.1  基本概念
    9.3.2  碰撞电离太阳电池效率
    9.3.3  量子点中多激子产生
  9.4  热载流子太阳电池
    9.4.1  光生载流子热弛豫过程
    9.4.2  热载流子太阳电池的理论效率极限
  9.5  热光电及热光子转换器
    9.5.1  热光伏电池
    9.5.2  热光子转换器
  思考题与习题
  参考文献

内容大纲

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