太陽能光伏理化基礎（第二版）

第1章光資源1
1.1光與光譜1
1.1.1光的本質1
1.1.2光波1
1.1.3光譜2
1.2太陽光譜能量分布3
1.2.1大氣層外的太陽光譜4
1.2.2到達地面的太陽輻射4
1.3太陽輻射4
1.3.1太陽基本知識4
1.3.2太陽輻射基本概念5
1.3.3地面太陽輻射6
1.4全國光資源分布情況8
本章小結9
思考題9
第2章原子結構10
2.1氫原子光譜與玻爾理論10
2.1.1氫原子光譜10
2.1.2玻爾理論12
2.2微觀粒子運動的規(guī)律14
2.2.1波粒二象性14
2.2.2測不準原理15
2.2.3波函數(shù)與原子軌道16
2.2.4四個量子數(shù)17
2.3原子核外電子排布19
2.3.1屏蔽效應19
2.3.2穿透效應20
2.3.3能級交錯及近似能級圖20
2.3.4核外電子排布23
本章小結24
思考題24
第3章化學鍵與分子結構25
3.1離子鍵25
3.1.1離子鍵的形成25
3.1.2離子鍵的形成條件26
3.1.3離子鍵的特點26
3.1.4離子晶體27
3.1.5離子晶體的結構27
3.2共價鍵30
3.2.1價鍵理論30
3.2.2共價鍵的類型31
3.2.3雜化軌道理論32
3.2.4分子晶體和原子晶體35
3.3金屬鍵36
3.3.1金屬鍵的改性共價理論37
3.3.2金屬鍵的能帶理論37
3.3.3金屬鍵的本質38
3.3.4金屬晶體38
本章小結40
思考題40
第4章晶體的基本知識41
4.1晶體與非晶體41
4.2晶體的特性42
4.2.1晶體的自限性42
4.2.2晶體的對稱性43
4.2.3晶體固定的熔點44
4.2.4晶體的均勻性44
4.2.5晶體的各向異性45
4.2.6晶體的解理性45
4.2.7最小內能和穩(wěn)定性46
4.2.8X射線衍射特性46
4.3常見晶體的類型46
4.3.1晶體的分類46
4.3.2常見半導體材料47
4.3.3半導體的摻雜47
4.4空間點陣和晶胞48
4.4.1晶體的微觀描述48
4.4.2晶格的周期性50
4.4.3晶列晶向晶面51
4.4.4晶體結構的分類54
4.4.5常見的晶體結構57
4.4.6晶體中原子排列的配位數(shù)和致密度62
本章小結63
思考題63
第5章晶體缺陷64
5.1概述64
5.2晶體缺陷65
5.2.1點缺陷66
5.2.2線缺陷68
5.2.3面缺陷74
5.2.4體缺陷76
5.3晶硅中的缺陷及其影響77
5.3.1氧雜質及其影響77
5.3.2碳雜質及其影響79
5.3.3氫雜質及其影響79
5.3.4金屬雜質及其影響80
5.3.5位錯及其影響81
5.3.6晶界及其影響81
本章小結82
思考題82
第6章半導體材料性能84
6.1半導體的特性84
6.1.1正格子和倒格子84
6.1.2波函數(shù)85
6.1.3半導體中的電子狀態(tài)和能帶86
6.1.4半導體中的雜質和缺陷能級91
6.2熱平衡載流子94
6.2.1狀態(tài)密度94
6.2.2統(tǒng)計規(guī)律95
6.2.3費米分布函數(shù)和費米能級95
6.2.4導帶中的電子濃度和價帶中的空穴濃度97
6.2.5非簡并半導體98
6.2.6本征載流子濃度99
6.2.7雜質半導體的載流子濃度100
6.2.8簡并半導體103
6.3非平衡載流子104
6.3.1準費米能級104
6.3.2半導體的光吸收105
6.3.3非平衡載流子的壽命109
6.3.4復合過程110
6.4載流子的輸運113
6.4.1漂移運動114
6.4.2遷移率115
6.4.3擴散運動115
6.4.4電流密度方程，愛因斯坦關系式117
6.4.5泊松方程118
6.4.6連續(xù)性方程119
6.5PN結及其特性圖120
6.5.1空間電荷區(qū)與接觸電勢差120
6.5.2PN結的電場強度122
6.5.3PN結的電勢分布123
6.5.4空間電荷區(qū)寬度123
6.5.5PN結內電荷流動的定性描述124
6.5.6理想的電流-電壓關系124
6.5.7電流電壓關系的非理想因素127
6.6PIN結128
6.7金屬-半導體接觸129
6.7.1金屬-半導體接觸130
6.7.2歐姆接觸131
6.8半導體-半導體異質結132
本章小結134
思考題134
第7章光伏電池性能135
7.1光伏發(fā)電原理135
7.1.1光伏行為來源135
7.1.2光生伏特效應137
7.1.3光伏電池的I-V特性138
7.2光伏電池性能表征139
7.3光伏電池的效率140
7.4光伏電池效率分析142
7.4.1禁帶寬度的影響142
7.4.2溫度的影響142
7.4.3壽命和擴散長度的影響143
7.4.4寄生電阻的影響143
7.5晶硅光伏產業(yè)鏈概述145
7.5.1硅材料的冶煉145
7.5.2高純度多晶硅的提純146
7.5.3直拉單晶硅棒146
7.5.4鑄造多晶硅錠147
7.5.5硅片加工148
7.5.6晶硅電池及組件制備148
7.5.7光伏發(fā)電系統(tǒng)149
本章小結150
思考題150
第8章光伏電池的化學反應151
8.1酸反應151
8.1.1硅錠（棒）材料清洗過程中的酸腐蝕反應151
8.1.2硅片清洗過程的酸反應151
8.1.3光伏電池制備工藝中的酸反應152
8.2堿反應153
8.2.1硅錠（棒）材料清洗過程中的堿腐蝕反應153
8.2.2硅片清洗過程的堿反應153
8.2.3光伏電池制備工藝中的堿反應153
8.3其他化學反應153
8.3.1多晶硅原料制備中的化學反應153
8.3.2晶硅電池擴散工序中的化學反應155
8.3.3晶硅電池PECVD工序中的化學反應156
本章小結156
思考題156
第9章其他新型太陽電池的理論知識157
9.1GaAs電池157
9.1.1GaAs的晶體結構157
9.1.2GaAs的能帶結構158
9.1.3GaAs的遷移率和飽和漂移速度159
9.1.4GaAs晶體的缺陷和位錯159
9.1.5GaAs晶體的雜質160
9.1.6砷化鎵太陽電池的結構和制備方法161
9.2CdTe電池162
9.2.1CdTe材料的基本性質162
9.2.2CdTe太陽電池的結構和工作原理163
9.2.3CdTe太陽電池制備工藝165
9.3CIGS電池166
9.3.1CIGS材料的基本性質166
9.3.2CIGS太陽電池的結構和工作原理167
9.3.3CIGS太陽電池制備工藝168
9.4有機太陽電池169
9.4.1有機高分子太陽電池169
9.4.2染料敏化太陽電池171
9.4.3鈣鈦礦太陽電池173
本章小結175
思考題175
參考文獻176