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第1章 导论2

1.1 太阳能电池为什么那么重要？2

1.1.1 市场前景2

1.1.2 致读者的一段话4

1.2 太阳能电池发展的一些小（但很重要）的故事4

1.2.1 太阳能电池在美国的故事（也是J.J.Loferski的故事）4

1.2.2 太阳能电池在中国台湾的故事5

1.3 台湾地区太阳能电池产业的缘起与挑战5

1.3.1 台湾地区太阳能电池产业的发轫5

1.3.2 台湾地区太阳能电池产业的挑战6

1.4 太阳能电池技术总论与评价6

1.5 太阳能电池产业未来制胜的策略9

第2章 半导体太阳能电池器件原理12

2.1 引言12

2.2 半导体物理基础14

2.2.1 晶体结构15

2.2.2 电子能带结构18

2.2.3 能态密度及载流子统计分布23

2.2.4 施主与受主28

2.2.5 光吸收32

2.2.6 载流子复合38

2.2.7 传导及扩散46

2.3 太阳能电池的基本原理53

2.3.1 PN结二极管54

2.3.2 少数载流子扩散方程式60

2.3.3 太阳能电池的边界条件61

2.3.4 载流子产生率64

2.3.5 电极端点特性66

2.4 太阳能电池的特性与效率73

2.4.1 电流-电压特性73

2.4.2 寿命与表面复合效应78

2.4.3 效率与能隙的关系81

2.4.4 频谱响应83

2.4.5 寄生电阻84

2.4.6 温度效应90

2.5 结语91

参考文献91

第3章 结晶硅材料的制备94

3.1 引言94

3.2 单晶硅的生长94

3.2.1 柴式提拉法95

3.2.2 浮区法97

3.3 多晶硅的生长98

3.3.1 坩埚下降法98

3.3.2 浇铸法100

3.3.3 热交换法101

3.3.4 限边薄片状晶体生长法104

3.4 结语108

参考文献109

第4章 单晶硅太阳能电池112

4.1 引言112

4.2 电池结构设计考虑113

4.2.1 半导体材料的考虑113

4.2.2 光谱响应的考虑113

4.2.3 浅界面的考虑113

4.2.4 抗反射层的考虑114

4.2.5 表面钝化的考虑114

4.2.6 织构化结构的考虑115

4.3 高效率单晶硅太阳能电池常见种类115

4.4 射极钝化背面局部扩散太阳能电池116

4.5 埋接触太阳能电池117

4.6 光栅太阳能电池118

4.7 薄本征层异质结HIT太阳能电池119

4.8 背面接触太阳能电池120

4.9 点接触太阳能电池121

4.10 OECO太阳能电池122

4.11 金属绝缘层半导体太阳能电池123

4.12 网版印刷太阳能电池124

4.13 单晶硅太阳能电池的应用125

4.14 结语132

参考文献132

第5章 多晶硅太阳能电池136

5.1 引言136

5.2 多晶硅太阳能电池的结构考虑136

5.2.1 陷光技术137

5.2.2 堆叠结构139

5.2.3 多晶硅的氢钝化139

5.2.4 多晶硅的杂质吸附141

5.2.5 多晶硅薄膜淀积技术141

5.3 块材多晶硅太阳能电池142

5.3.1 块材多晶硅太阳能电池的表面织构化143

5.3.2 电池制造与特性148

5.4 薄膜多晶硅太阳能电池149

5.4.1 表面织构／背反射面强化吸收（NSTAR）太阳能电池149

5.4.2 P-i-N堆叠式太阳能电池153

5.5 多晶硅太阳能电池的应用156

5.6 结语158

参考文献158

第6章 氢化非晶硅太阳能电池164

6.1 引言164

6.2 氢化非晶硅薄膜的制作164

6.3 氢化非晶硅薄膜的特性167

6.4 氢化非晶硅太阳能电池原理172

6.5 氢化非晶硅太阳能电池制作173

6.6 结语181

参考文献181

第7章 Ⅱ-Ⅵ族及Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体太阳能电池186

7.1 引言186

7.2 Ⅱ-Ⅵ族和Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ族化合物半导体的材料特性186

7.2.1 Ⅱ-Ⅵ族化合物186

7.2.2 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族化合物188

7.3 Ⅱ-Ⅵ族半导体太阳能电池190

7.3.1 CdTe薄膜工艺191

7.3.2 CdTe的电性与器件工艺191

7.3.3 CdTe薄膜太阳能电池的未来发展196

7.4 Ⅰ-Ⅲ-Ⅵ2族半导体太阳能电池196

7.4.1 CuInSe2的薄膜工艺197

7.4.2 CIGS高效率太阳能电池的器件结构201

7.4.3 CIGS太阳能电池模块的量产工艺204

7.4.4 CIGS薄膜太阳能电池的未来发展207

7.5 结语210

参考文献211

第8章 Ⅲ-Ⅴ族半导体太阳能电池214

8.1 引言214

8.2 Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池的应用215

8.2.1 在卫星上或是太空中使用215

8.2.2 地表发电216

8.3 与太阳能电池相关的Ⅲ-Ⅴ族半导体材料和外延技术216

8.3.1 Ⅲ-Ⅴ族半导体材料简介216

8.3.2 与太阳能电池相关的Ⅲ-Ⅴ族半导体材料218

8.3.3 Ⅲ-Ⅴ族半导体材料的外延方法介绍220

8.4 单结Ⅲ-Ⅴ族半导体太阳能电池225

8.4.1 各种单结太阳能电池所使用的材料225

8.4.2 单结GaAs太阳能电池228

8.4.3 用于聚光模块的GaAs太阳能电池231

8.5 多结叠合的Ⅲ-Ⅴ族半导体太阳能电池233

8.5.1 多结太阳能电池的理论233

8.5.2 多结太阳能电池的分光方式与电能取出设计233

8.5.3 双结太阳能电池：理想的能带隙的选择与从实际半导体材料角度考虑235

8.5.4 机械叠合双结太阳能电池的例子：GaAs/GaSb双结太阳能电池236

8.5.5 串联、两电极端点的整体多结太阳能电池236

8.5.6 GaInP2/GaAs/Ge三结太阳能电池239

8.6 具有潜力的Ⅲ-Ⅴ族半导体太阳能电池新材料245

8.6.1 利用InGaNAs材料制作GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四结太阳能电池245

8.6.2 晶格不匹配的Ga0.35 In0.65 P/Ga0.83 In0.17 As/Ge三结太阳能电池246

8.6.3 InGaN材料247

8.7结语248

参考文献249

第9章 太空用太阳能电池252

9.1 引言252

9.2 电池结构设计考虑256

9.3 太空光谱考虑257

9.4 抗辐射强化考虑258

9.5 热循环考虑260

9.6 高效率太空用太阳能电池的种类262

9.7 单晶硅太阳能电池263

9.8 化合物太阳能电池265

9.8.1 砷化镓太阳能电池的特性265

9.8.2 单结GaAs太阳能电池267

9.8.3 多结GaAs太阳能电池270

9.8.4 InP太阳能电池276

9.9 太空用太阳能电池板278

9.9.1 坚固平板型阵列279

9.9.2 柔性平板型阵列279

9.9.3 柔性薄膜型阵列279

9.9.4 集中型阵列280

9.10 结语280

参考文献280

第10章 新型太阳能电池：染料敏化、有机、混合、量子点284

10.1 引言284

10.2 极高效能（＞31％）新型太阳能电池285

10.2.1 叠层太阳能电池286

10.2.2 多重电子-空穴对太阳能电池286

10.2.3 热载流子太阳能电池287

10.2.4 多能带太阳能电池288

10.2.5 热光太阳能电池及热光器件289

10.3 价廉大面积有机太阳能电池290

10.3.1 染料敏化太阳能电池290

10.3.2 全有机半导体太阳能电池293

10.3.3 高分子掺混C60及其衍生物的太阳能电池296

10.3.4 高分子掺混无机纳米粒子太阳能电池298

10.3.5 有机掺混材料太阳能电池的效率301

10.3.6 价格与成本讨论302

10.3.7 电池寿命讨论303

10.4 结语304

参考文献304

第11章 太阳能电池的经济效益与未来展望308

11.1 引言308

11.2 太阳能电池的经济效益309

11.2.1 现有PV系统的耗能评估309

11.2.2 未来PV系统的耗能评估311

11.3 太阳能电池的未来展望312

11.3.1 产品开发与应用312

11.3.2 太阳能电池的研发趋向313

参考文献314