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第一章 太阳能电池导论1

习题10

第二章 太阳能电池原理11

2.1能带12

2.2本质半导体15

2.3外质半导体17

2.4简并半导体20

2.5外加电场下的能带图21

2.6直接和非直接能隙半导体22

2.7 pn接面理论26

2.7.1无外加偏压（开路）26

2.7.2顺向偏压29

2.7.3逆向偏压36

2.7.4空乏层电容38

2.8半导体和光之间的相互作用39

2.8.1半导体的光学特性39

2.8.2半导体和电磁波之间的相互作用40

2.9半导体的光吸收41

2.9.1光吸收系数和光谱41

2.9.2激子吸收44

2.9.3能带边的光吸收45

2.10用电子能带结构解释光学性质46

2.10.1直接跃迁型的光吸收47

2.10.2间接跃迁型的光吸收48

2.10.3 Ge的吸收光谱49

2.10.4 GaAs、a-Si的吸收光谱51

2.11太阳能电池的工作原理53

2.11.1太阳能电池的结构和作用54

2.11.2太阳能电池的性能56

2.11.3性能参数58

2.11.4高效率太阳能电池59

2.11.5理论极限效率60

2.11.6提高转换效率的研究和开发61

2.11.7多结多层结构的太阳能电池62

习题63

参考文献64

第三章 单、多晶矽太阳能电池65

前言66

3.1单晶矽晶片之制作67

3.1.1直拉法制造单晶矽（柴氏法）67

3.1.2区熔法制造单晶矽（Floating zone technique， FZ）71

3.2太阳能级单晶矽晶片加工72

3.3多晶矽晶片之制作75

3.4矽晶碇法77

3.4.1坩埚下降法（Bridgman-Stockbarger method）77

3.4.2热交换法（Heat exchanger method， HEM）77

3.4.3浇铸法（Casting）79

3.4.4电磁铸造法（Electromagnetic casting method， EMC）79

3.5矽晶带法80

3.5.1边缘成膜矽晶带法（Edge-defined film-fed growth method， EFG）80

3.5.2基板矽晶带法（Ribbon Growth on Substrate， RGS）81

3.5.3线状矽晶带法（String ribbon， SR）82

3.6结晶矽太阳能电池的结构83

3.6.1矽基板83

3.6.2 p-n接面84

3.6.3粗糙面84

3.6.4抗反射层85

3.6.5上电极86

3.6.6背面电极87

3.7矽基晶片型太阳能电池制程技术88

3.7.1清洗处理（cleaning）89

3.7.2粗糙化蚀刻（textureing）90

3.7.3磷扩散（diffusion）91

3.7.4磷玻璃蚀刻（phosphorus glass etching）92

3.7.5抗反射层沉积（anti-reflective coating）92

3.7.6金属电极93

3.7.7烧结（firing）94

3.7.8晶片边缘绝缘（edge isolation）95

3.8单晶矽和多晶矽太阳能电池的比较96

3.8.1单晶矽太阳能电池96

3.8.2多晶矽太阳能电池96

3.9高效率单晶矽太阳电池种类98

3.10射极钝化背面局部扩散太阳电池98

3.11埋入式接点太阳电池99

3.12格栅太阳电池100

习题101

参考文献101

第四章 非晶矽薄膜太阳能电池105

4.1前言106

4.2矽薄膜太阳能电池优点109

4.3矽薄膜太阳能电池发展近况110

4.4非晶矽材料简介113

4.5非晶矽太阳能电池制程技术121

4.5.1电浆辅助化学气相沉积系统121

4.5.2多功能真空溅镀系统122

4.5.3电子束金属蒸镀系统123

4.6非晶矽薄膜太阳能电池高效率化技术124

4.6.1堆叠型薄膜太阳能电池125

4.6.2光捕捉技术的应用128

4.6.3次波长结构制作方法131

4.6.4光捕捉技术之范例135

结论141

习题142

参考文献142

第五章 CIGS薄膜太阳能电池147

5.1基板162

5.2背电极163

5.3吸收层164

5.3.1共蒸镀（co-evaporation）164

5.3.2二阶段制程（Two-step process）166

5.3.3非真空制程167

5.4缓冲层167

5.5本质氧化锌168

5.6透明导电层168

5.7发展现况169

5.8铜锌锡硫/硒Cu2ZnSn（S，Se）4太阳能电池170

习题172

参考文献175

第六章 Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池179

6.1 Ⅲ-Ⅴ族太阳电池发展简史180

6.2 Ⅲ-Ⅴ族太阳电池优缺点181

6.3 Ⅲ-Ⅴ族太阳电池制程技术181

6.3.1液相磊晶法（Liquid Phase Epitaxy，LPE）182

6.3.2有机金属气相磊晶法（Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy，MOVPE）183

6.3.3分子束磊晶法（Molecular-Beam Epitaxy，MBE）186

6.3.4化学束磊晶法（Chemical Beam Epitaxy，CBE）189

6.4Ⅲ-Ⅴ族太阳电池材料简介191

6.5单接面Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池193

6.5.1简介193

6.5.2理想的单接面太阳能电池条件196

6.5.3 InGaP单接面太阳电池196

6.5.4 GaAs单接面太阳能电池199

6.6 InGaN太阳电池204

6.6.1前言204

6.6.2磊晶的挑战205

6.7结论218

习题218

参考文献219

第七章 新颖太阳能电池221

7.1前言222

7.2奈米结构矽太阳电池介绍222

7.2.1奈米结构矽太阳电池制程223

7.2.2奈米结构的非晶矽太阳能电池225

7.2.3奈米及微米复合结构抗反射层227

7.3量子点（Quantum dot）231

7.3.1量子点的合成233

7.3.2量子点在太阳能上的应用234

7.4中间能带型太阳能电池241

7.5热载子太阳能电池242

7.6热光伏特太阳能电池243

7.7频谱转换太阳能电池244

7.8奈米结构太阳能电池245

习题247

参考文献247

第八章 太阳能电池应用249

8.1前言250

8.2食250

8.3衣255

8.4住258

8.5行263

8.6育267

8.7乐271

8.8其他280

习题281

参考文献281

第九章 奈米检测技术285

9.1表面或材料内部的显微结构影像分析286

9.1.1扫描式电子显微镜（Scanning Electron Microscope，SEM）286

9.1.2穿透式电子显微镜（Transmission Electron Microscope，TEM）288

9.1.3原子力显微镜（Atomic Force Microscope，AFM）290

9.2晶体结构与成分分析291

9.2.1 X光绕射分析仪（X-ray Diffraction， XRD）291

9.2.2能量散射光谱仪（Energy Dispersive Spectrometer，EDS）292

9.2.3二次离子质谱仪（secondary ion mass spectrometer，SIMS）293

9.3光学特性分析294

9.3.1光致发光光谱仪（Photoluminescence Measurement system，PL）294

9.3.1光谱分析仪（Spectroscope）296

9.3.2拉曼光谱仪（Raman Spectrometer）296

9.4电性分析298

9.4.1霍尔量测（Hall Measurement）298

9.4.2直流电性量测系统（I-V Measurement）299

9.4.3光电转换效率量测系统（Incident Photo to Current Conversion Efficiency，IPCE）300

习题301

参考文献301

索引303

习题解答310