硅基納米結(jié)構(gòu)材料及其在太陽電池器件中的應(yīng)用

目錄
叢書序
序言
前言
第1章太陽光譜與半導(dǎo)體太陽電池001
1.1太陽能電池的發(fā)展背景001
1.2半導(dǎo)體太陽電池的工作原理、基本物理過程和工藝簡介003
1.2.1太陽能電池中的基本物理過程 003
1.2.2晶硅電池原料提純和制備工藝 005
1.2.3單晶、多晶電池的制備工藝 006
1.2.4高效電池構(gòu)架的基本區(qū)分009
1.3硅基薄膜太陽電池的發(fā)展概述及主流光伏技術(shù)011
1.3.1硅基薄膜光伏概述011
1.3.2薄膜電池制備工藝013
1.4硅基太陽電池發(fā)展的技術(shù)瓶頸和新技術(shù)方向015
1.4.1光伏技術(shù)的應(yīng)用和推廣需求015
1.4.2硅基電池的新型電池設(shè)計框架018
1.4.3新納米結(jié)構(gòu)引入的影響023
1.4.4多樣化應(yīng)用細(xì)分市場：柔性和透明電池技術(shù)026
參考文獻028
第2章太陽電池中的光學(xué)吸收增強033
2.1傳統(tǒng)吸收增強理論033
2.1.1統(tǒng)計力學(xué)原理034
2.1.2幾何光學(xué)計算034
2.1.3吸收增強036
2.1.4傳統(tǒng)吸收增強理論應(yīng)用實例037
2.2微納光學(xué)吸收增強理論038
2.2.1微納光子結(jié)構(gòu)039
2.2.2陷光效應(yīng)中的表面等離激元現(xiàn)象040
2.2.3塊體材料中的陷光效應(yīng)041
2.2.4表面等離激元效應(yīng)在光伏中的應(yīng)用042
2.3結(jié)構(gòu)設(shè)計與制造工藝046
2.3.1代晶體硅046
2.3.2薄膜太陽能電池工藝051
2.4微納結(jié)構(gòu)增強工藝054
2.4.1引言054
2.4.2納米線與納米錐制造工藝055
2.4.3光子控制：抗反射處理058
參考文獻063
第3章納米硅量子點的可控制備與特性066
3.1納米硅量子點的基本性質(zhì)066
3.1.1能帶結(jié)構(gòu)067
3.1.2光學(xué)性質(zhì)070
3.1.3電學(xué)性質(zhì)077
3.2納米硅量子點的可控制備083
3.2.1納米硅量子點制備方法概述084
3.2.2納米硅量子點的限制性晶化原理與技術(shù)086
3.2.3納米硅/二氧化硅多層結(jié)構(gòu)的制備088
3.2.4納米硅/非晶氮化硅和納米硅/非晶碳化硅多層結(jié)構(gòu)的制備090
參考文獻093
第4章化學(xué)合成方法制備硅量子點及相關(guān)光電材料099
4.1化學(xué)合成量子點的歷史與現(xiàn)狀099
4.2硅量子點的化學(xué)合成技術(shù)101
4.2.1液相還原法102
4.2.2電化學(xué)法104
4.2.3硅烷熱分解法105
4.2.4高溫固相法108
4.2.5其他合成制備技術(shù)109
4.2.6硅量子點與硅納米材料110
4.3硅量子點的表面修飾與物性111
4.3.1量子點表面修飾的目的111
4.3.2硅量子點的表面修飾方法112
4.3.3硅量子點的熒光特性113
4.3.4硅量子點表面的光電功能分子修飾121
4.3.5基于硅量子點的核殼結(jié)構(gòu)量子點123
參考文獻125
第5章納米硅量子點在太陽電池器件中的應(yīng)用136
5.1Shockley-Queisser極限136
5.2基于納米硅量子點材料的寬光譜太陽電池研究137
5.2.1基于納米硅量子點的疊層太陽電池137
5.2.2納米硅量子點異質(zhì)結(jié)結(jié)構(gòu)電池139
5.2.3非硅襯底上的納米硅量子點太陽電池147
5.3納米硅量子點提高太陽電池效率的其他途徑151
5.3.1多激子效應(yīng)151
5.3.2下轉(zhuǎn)換（轉(zhuǎn)移）和上轉(zhuǎn)換152
5.3.3熱載流子155
參考文獻157
第6章硅納米顆粒的冷等離子體法制備及其在太陽電池中的應(yīng)用161
6.1利用冷等離子體法制備硅納米顆粒161
6.1.1冷等離子體的重要性質(zhì)162
6.1.2硅納米顆粒的晶態(tài)調(diào)控164
6.1.3硅納米顆粒的尺寸調(diào)控165
6.1.4硅納米顆粒的表面調(diào)控166
6.1.5硅納米顆粒的摻雜167
6.1.6硅鍺合金納米顆粒168
6.2基于硅納米顆粒的硅墨水169
6.2.1硅墨水的配置170
6.2.2在太陽電池表面打印硅墨水171
6.3基于硅納米顆粒的硅漿料172
6.3.1硅漿料的配制172
6.3.2硅漿料的摻雜作用173
6.4基于硅納米顆粒的太陽電池薄膜174
6.4.1硅納米顆粒與高分子半導(dǎo)體材料的復(fù)合174
6.4.2硅納米顆粒與低維碳材料的復(fù)合177
6.4.3硅納米顆粒與TiO2納米結(jié)構(gòu)復(fù)合178
6.4.4硅納米顆粒薄膜180
參考文獻180
第7章一維Ⅳ族材料納米結(jié)構(gòu)的濕法制備184
7.1MACE法制備一維Ⅳ族半導(dǎo)體材料納米結(jié)構(gòu)的機理184
7.2MACE法制備Si一維納米結(jié)構(gòu)形貌控制185
7.2.1垂直一維Si納米結(jié)構(gòu)的制備186
7.2.2非垂直一維Si納米結(jié)構(gòu)的制備189
7.2.3非準(zhǔn)直一維Si納米結(jié)構(gòu)的制備191
7.2.4多孔一維Si納米結(jié)構(gòu)的制備194
7.2.5其他制備Si一維納米結(jié)構(gòu)的MACE技術(shù)205
7.2.6MACE法制備一維Si基納米異質(zhì)結(jié)及相關(guān)復(fù)合結(jié)構(gòu)206
7.2.7對一維Si納米結(jié)構(gòu)的再加工209
7.3MACE法制備的一維Si納米結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移、收集和排列211
7.3.1無裂紋垂直一維Si納米結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移和收集212
7.3.2有裂紋垂直一維Si納米結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)移和收集212
7.4一維納米線的微納結(jié)構(gòu)與修飾在光伏器件中的應(yīng)用215
參考文獻219
第8章新型硅基徑向結(jié)太陽電池原理與應(yīng)用225
8.1硅基新型徑向結(jié)太陽電池225
8.1.1徑向結(jié)電池基本結(jié)構(gòu)和發(fā)展背景 225
8.1.2基于納米線陣列的徑向結(jié)電池制備工藝226
8.1.3單根納米線徑向結(jié)電池制備和應(yīng)用 229
8.2徑向結(jié)太陽能電池原理233
8.2.13D構(gòu)架的光學(xué)陷光特性233
8.2.2光學(xué)模式和腔體耦合吸收特性234
8.2.3徑向結(jié)構(gòu)中電學(xué)載流子輸運特性237
8.3徑向pn結(jié)硅納米線電池結(jié)構(gòu)的制備238
8.3.1pn結(jié)電池器件特性和性能現(xiàn)狀238
8.3.2徑向異質(zhì)結(jié)電池的特性 239
8.3.3混合pn電池結(jié)構(gòu)241
8.4徑向pin結(jié)新型薄膜電池技術(shù)242
8.4.1徑向結(jié)薄膜電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計和關(guān)鍵因素242
8.4.2基于VLS生長納米線徑向結(jié)電池的制備工藝243
8.4.3納米線生長調(diào)控的獨特優(yōu)勢245
參考文獻249
索引253