太陽能光伏理化基礎(chǔ)（第三版）

第1章光資源
1.1光與光譜1
1.1.1光的本質(zhì)1
1.1.2光波2
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(dá)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7
1.4全國光資源分布情況8
本章小結(jié)9
思考題10
第2章原子結(jié)構(gòu)
2.1氫原子光譜與玻爾理論11
2.1.1氫原子光譜11
2.1.2玻爾理論13
2.2微觀粒子運(yùn)動的規(guī)律16
2.2.1波粒二象性16
2.2.2測不準(zhǔn)原理16
2.2.3波函數(shù)與原子軌道17
2.2.4四個(gè)量子數(shù)18
2.3原子核外電子排布20
2.3.1屏蔽效應(yīng)21
2.3.2穿透效應(yīng)22
2.3.3能級交錯及近似能級圖22
2.3.4核外電子排布24
本章小結(jié)25
思考題26
第3章化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)
3.1離子鍵27
3.1.1離子鍵的形成27
3.1.2離子鍵的形成條件28
3.1.3離子鍵的特點(diǎn)29
3.1.4離子晶體29
3.1.5離子晶體的結(jié)構(gòu)30
3.2共價(jià)鍵32
3.2.1價(jià)鍵理論32
3.2.2共價(jià)鍵的類型34
3.2.3雜化軌道理論35
3.2.4分子晶體和原子晶體37
3.3金屬鍵39
3.3.1金屬鍵的改性共價(jià)鍵理論39
3.3.2金屬鍵的能帶理論39
3.3.3金屬鍵的本質(zhì)40
3.3.4金屬晶體41
本章小結(jié)42
思考題42
第4章晶體的基本知識
4.1晶體與非晶體43
4.2晶體的特性44
4.2.1晶體的自限性45
4.2.2晶體的對稱性45
4.2.3晶體固定的熔點(diǎn)46
4.2.4晶體的均勻性47
4.2.5晶體的各向異性47
4.2.6晶體的解理性47
4.2.7最小內(nèi)能和穩(wěn)定性48
4.2.8X射線衍射特性48
4.3常見晶體的類型48
4.3.1晶體的分類49
4.3.2常見半導(dǎo)體材料49
4.3.3半導(dǎo)體的摻雜50
4.4空間點(diǎn)陣和晶胞50
4.4.1晶體的微觀描述50
4.4.2晶格的周期性52
4.4.3晶列、晶向、晶面53
4.4.4晶體結(jié)構(gòu)的分類57
4.4.5常見的晶體結(jié)構(gòu)59
4.4.6晶體中原子排列的配位數(shù)和致密度64
本章小結(jié)65
思考題65
第5章晶體缺陷
5.1概述66
5.2晶體缺陷68
5.2.1點(diǎn)缺陷68
5.2.2線缺陷70
5.2.3面缺陷77
5.2.4體缺陷79
5.3晶硅中的缺陷及其影響79
5.3.1氧雜質(zhì)及其影響79
5.3.2碳雜質(zhì)及其影響81
5.3.3氫雜質(zhì)及其影響81
5.3.4金屬雜質(zhì)及其影響82
5.3.5位錯及其影響84
5.3.6晶界及其影響84
本章小結(jié)85
思考題85
第6章半導(dǎo)體材料性能
6.1半導(dǎo)體的特性86
6.1.1正格子和倒格子86
6.1.2波函數(shù)87
6.1.3半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶88
6.1.4半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級93
6.2熱平衡載流子96
6.2.1狀態(tài)密度96
6.2.2統(tǒng)計(jì)規(guī)律97
6.2.3費(fèi)米分布函數(shù)和費(fèi)米能級98
6.2.4導(dǎo)帶中的電子濃度和價(jià)帶中的空穴濃度99
6.2.5非簡并半導(dǎo)體100
6.2.6本征載流子濃度101
6.2.7雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度102
6.2.8簡并半導(dǎo)體105
6.3非平衡載流子106
6.3.1準(zhǔn)費(fèi)米能級106
6.3.2半導(dǎo)體的光吸收107
6.3.3非平衡載流子的壽命111
6.3.4復(fù)合過程112
6.4載流子的輸運(yùn)116
6.4.1漂移運(yùn)動116
6.4.2遷移率117
6.4.3擴(kuò)散運(yùn)動118
6.4.4電流密度方程和愛因斯坦關(guān)系式120
6.4.5泊松方程121
6.4.6連續(xù)性方程121
6.5PN結(jié)及其特性圖122
6.5.1空間電荷區(qū)與接觸電勢差123
6.5.2PN結(jié)的電場強(qiáng)度124
6.5.3PN結(jié)的電勢分布125
6.5.4空間電荷區(qū)寬度126
6.5.5PN結(jié)內(nèi)電荷流動的定性描述126
6.5.6理想的電流-電壓關(guān)系127
6.5.7電流電壓關(guān)系的非理想因素129
6.6PIN結(jié)131
6.7金屬-半導(dǎo)體接觸131
6.7.1金屬-半導(dǎo)體接觸132
6.7.2歐姆接觸133
6.8半導(dǎo)體-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)135
本章小結(jié)137
思考題137
第7章光伏電池性能
7.1光伏發(fā)電原理138
7.1.1光伏行為來源139
7.1.2光生伏特效應(yīng)140
7.1.3光伏電池的I-V特性142
7.2光伏電池性能表征142
7.3光伏電池的效率143
7.4光伏電池效率分析145
7.4.1禁帶寬度的影響145
7.4.2溫度的影響145
7.4.3壽命和擴(kuò)散長度的影響146
7.4.4寄生電阻的影響147
7.5晶硅光伏產(chǎn)業(yè)鏈概述148
7.5.1硅材料的冶煉149
7.5.2高純度多晶硅的提純149
7.5.3直拉單晶硅棒149
7.5.4鑄造多晶硅錠151
7.5.5硅片加工151
7.5.6晶硅電池及組件制備152
7.5.7光伏發(fā)電系統(tǒng)152
本章小結(jié)154
思考題154
第8章光伏電池的化學(xué)反應(yīng)
8.1酸反應(yīng)155
8.1.1硅錠（棒）材料清洗過程中的酸腐蝕反應(yīng)155
8.1.2硅片清洗過程的酸反應(yīng)156
8.1.3光伏電池制備工藝中的酸反應(yīng)156
8.2堿反應(yīng)157
8.2.1硅錠（棒）材料清洗過程中的堿腐蝕反應(yīng)157
8.2.2硅片清洗過程的堿反應(yīng)157
8.2.3光伏電池制備工藝中的堿反應(yīng)157
8.3其他化學(xué)反應(yīng)158
8.3.1多晶硅原料制備中的化學(xué)反應(yīng)158
8.3.2晶硅電池?cái)U(kuò)散工序中的化學(xué)反應(yīng)159
8.3.3晶硅電池PECVD工序中的化學(xué)反應(yīng)160
本章小結(jié)160
思考題161
第9章其他新型太陽電池的理論知識
9.1GaAs電池162
9.1.1GaAs的晶體結(jié)構(gòu)162
9.1.2GaAs的能帶結(jié)構(gòu)163
9.1.3GaAs的遷移率與飽和漂移速度164
9.1.4GaAs晶體的缺陷和位錯165
9.1.5GaAs晶體的雜質(zhì)165
9.1.6砷化鎵太陽電池的結(jié)構(gòu)和制備方法166
9.2CdTe電池168
9.2.1CdTe材料的基本性質(zhì)168
9.2.2CdTe太陽電池的結(jié)構(gòu)和工作原理169
9.2.3CdTe太陽電池制備工藝170
9.3CIGS電池171
9.3.1CIGS材料的基本性質(zhì)171
9.3.2CIGS太陽電池的結(jié)構(gòu)和工作原理173
9.3.3CIGS太陽電池制備工藝174
9.4有機(jī)太陽電池174
9.4.1有機(jī)高分子太陽電池174
9.4.2染料敏化太陽電池176
9.4.3鈣鈦礦太陽電池178
本章小結(jié)181
思考題181
參考文獻(xiàn)182