太阳能电池材料及其应用

第1章 绪论 1

1.1能源危机 1

1.1.1概述 1

1.1.2能源危机 1

1.2可再生能源与太阳能 5

1.2.1可再生能源 5

1.2.2太阳能 7

1.3太阳光谱 10

1.4太阳能利用 15

1.4.1光-热转换 15

1.4.2光-化学转换 18

1.4.3光-电转换 18

思考简答题 19

第2章 太阳能电池物理基础 20

2.1半导体物理基础 20

2.1.1能带结构 20

2.1.2杂质与缺陷 24

2.1.3平衡态载流子 26

2.1.4非平衡载流子 31

2.1.5载流子输运 33

2.1.6p-n结基础 38

2.1.7金属-半导体接触和MIS结构 42

2.2太阳能电池基础 45

2.2.1半导体光吸收 45

2.2.2光生伏特效应 52

2.2.3太阳能电池的电流-电压特性 53

2.3太阳能电池性能参数 54

2.3.1测试条件与测试系统 55

2.3.2太阳能电池I-V曲线的基本特征 56

2.3.3入射光子-电流转换效率IPCE 59

2.4太阳能电池材料的分类 59

思考简答题 62

第3章 硅基太阳能电池材料及制备技术 63

3.1单晶硅太阳能电池材料与制备技术 63

3.1.1硅的基本性质及其应用 63

3.1.2太阳能电池用单晶硅材料及其制备 67

3.1.3单晶硅材料中的杂质与缺陷 83

3.1.4光伏产业采用单晶硅材料的困惑 90

3.2多晶硅太阳能电池材料与制备技术 91

3.2.1铸造多晶硅及其制备 91

3.2.2带硅材料及其制备 95

3.2.3多晶硅薄膜材料及其制备 99

3.2.4多晶硅材料中的杂质与缺陷 106

3.3非晶硅薄膜太阳能电池材料与制备技术 108

3.3.1非晶硅薄膜的基本性质 109

3.3.2非晶硅薄膜的制备 113

3.3.3非晶硅薄膜中的氢及光致衰退 117

3.3.4非晶硅薄膜的合金化 133

3.3.5非晶硅薄膜的晶化 135

3.4硅基材料的光伏应用——太阳能电池 136

3.4.1晶体硅太阳能电池 136

3.4.2薄膜太阳能电池 139

3.4.3硅基薄膜太阳能电池研究进展 145

思考简答题 146

第4章 化合物半导体太阳能电池材料及制备技术 147

4.1概述 147

4.2 GaAs太阳能电池材料及其制备 149

4.2.1 GaAs材料的基本性质 149

4.2.2 GaAs材料的制备 155

4.2.3 GaAs材料中的杂质 163

4.2.4 GaAs材料中的缺陷 168

4.2.5 GaAs太阳能电池 173

4.3 CdTe太阳能电池材料及其制备 179

4.3.1 CdTe材料的基本性质 179

4.3.2 CdTe材料的制备 181

4.3.3 CdTe太阳能电池 190

4.4 CIS及CIGS系太阳能电池材料及其制备 196

4.4.1概述 196

4.4.2 CIS（CIGS）材料的基本性质 197

4.4.3 CIS及CIGS系太阳能电池 202

思考简答题 208

第5章 有机太阳能电池材料及其应用 209

5.1概述 209

5.1.1有机太阳能电池材料及器件的研究背景 209

5.1.2有机太阳能电池的研究进展 209

5.2有机半导体材料物理基础及太阳能电池原理 212

5.2.1有机半导体材料物理基础 212

5.2.2有机太阳能电池工作原理 215

5.2.3有机太阳能电池内部的电荷转移过程 217

5.3有机太阳能电池材料与器件 221

5.3.1常用的有机太阳能电池材料 221

5.3.2有机太阳能电池结构 225

5.4有机太阳能电池制备工艺 228

5.4.1制备工艺流程 228

5.4.2电池的制备系统 232

5.4.3主要符号 233

思考简答题 233

第6章 染料敏化太阳能电池材料及其应用 234

6.1染料敏化太阳能电池 234

6.1.1概述 234

6.1.2结构与工作原理 236

6.2光阳极材料 238

6.2.1概述 238

6.2.2TiO2半导体材料 240

6.2.3其他氧化物半导体材料 247

6.3染料 251

6.3.1概述 251

6.3.2金属络合物 251

6.3.3卟啉和酞菁染料 255

6.3.4有机染料 256

6.3.5染料分子在半导体表面的吸附 259

6.4其他材料 260

6.4.1对电极 260

6.4.2电解质 261

思考简答题 265

参考文献 266