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第1章 能源危机与新能源机遇1

1.1 世界能源概况1

1.2 中国能源概况4

1.3 传统化石能源的环境污染6

1.4 新能源的机遇及各种新能源比较10

1.4.1 太阳能10

1.4.2 风能12

1.4.3 生物质能13

1.5 薄膜光伏发电的优势14

参考文献18

第2章 非晶硅和微晶硅薄膜太阳能电池20

2.1 非晶硅和微晶硅薄膜太阳能电池的发展历史20

2.2 非晶硅薄膜的基本性质23

2.2.1 原子结构23

2.2.2 能带结构和光电性质24

2.2.3 非晶硅薄膜的光致亚稳特性28

2.2.4 非晶硅的合金薄膜30

2.3 非晶硅和微晶硅薄膜的制备方法31

2.3.1 射频等离子增强化学气相沉积32

2.3.2 其他频率的PECVD沉积方法36

2.3.3 热丝化学气相沉积38

2.3.4 其他沉积方法39

2.3.5 氢稀释对薄膜生长的影响40

2.3.6 微晶硅的高速率沉积41

2.3.7 非晶硅合金以及非晶硅的掺杂方法42

2.4 非晶硅太阳能电池的结构及特性43

2.4.1 非晶硅单结电池45

2.2 非晶硅双结电池47

2.4.3 非晶硅三结电池50

2.4.4 多结非晶硅电池中的电流密度匹配问题53

2.4.5 多结非晶硅电池中的隧穿结问题53

2.5 非晶硅太阳能电池组件的结构和制作工艺53

2.6 非晶硅太阳能电池的产业化现状和技术发展趋势56

参考文献58

第3章 碲化镉薄膜太阳能电池61

3.1 碲化镉薄膜太阳能电池的发展历史61

3.2 碲化镉材料的基本性质65

3.3 碲化镉薄膜太阳能电池的结构和制备68

3.3.1 透明导电层和高阻层69

3.3.2 n型CdS层72

3.3.3 CdTe吸收层74

3.3.4 CdCl2热处理工艺77

3.3.5 背接触层及电极制作工艺81

3.4 碲化镉薄膜太阳能电池的特性82

3.5 碲化镉薄膜太阳能电池的老化87

3.6 大面积电池组件的制备工艺91

3.7 碲化镉薄膜太阳能电池的产业化现状和技术发展趋势92

参考文献98

第4章 铜铟镓硒薄膜太阳能电池100

4.1 铜铟镓硒电池的发展与现状100

4.2 铜铟镓硒多元化合物102

4.2.1 晶体结构和能带特征102

4.2.2 相图105

4.2.3 缺陷106

4.3 具有光伏性能的铜铟镓硒吸光层的制备109

4.3.1 共蒸发法109

4.3.2 溅射／硒化法111

4.3.3 电镀硒化法111

4.3.4 纳晶印刷／硒化法112

4.4 铜铟镓硒电池器件结构、制备及特性113

4.4.1 衬底113

4.4.2 Mo背电极114

4.4.3 CIGS吸收层114

4.4.4 CdS缓冲层116

4.4.5 本征ZnO层116

4.4.6 Al：ZnO透明电极116

4.4.7 器件特性117

4.4.8 组件结构118

4.5 铜铟镓硒电池的器件物理119

4.5.1 异质p-n结119

4.5.2 量子效率120

4.5.3 载流子复合121

4.6 铜铟镓硒电池的产业化现状及技术发展趋势128

参考文献129

第5章 染料敏化薄膜太阳能电池131

5.1 DSSC的发展历史131

5.2 DSSC的器件结构和工作原理133

5.3 DSSC各功能层的材料选项及其性能135

5.3.1 导电衬底135

5.3.2 光阳极137

5.3.3 光敏剂143

5.3.4 电解液体系147

5.3.5 氧化还原电对150

5.3.6 对电极150

5.4 DSSC组件的制作工艺151

5.4.1 丝网印刷152

5.4.2 电极层压密封153

5.4.3 电池结构设计153

5.5 DSSC的老化154

5.6 DSSC的产业化现状和技术发展趋势157

参考文献161

第6章 有机薄膜太阳能电池167

6.1 有机薄膜太阳能电池的发展历史和研究进展167

6.2 有机薄膜太阳能电池的器件结构和器件工作原理170

6.2.1 器件结构170

6.2.2 器件工作原理171

6.3 有机薄膜太阳能电池常用的给体材料174

6.3.1 有机小分子给体材料174

6.3.2 宽带隙聚合物给体材料176

6.3.3 窄带隙聚合物给体材料178

6.4 有机薄膜太阳能电池常用的受体材料182

6.5 有机薄膜太阳能电池的界面层材料188

6.5.1 利用界面层调节吸收层和电极间的能级关系189

6.5.2 利用界面层提高电极对电荷的选择性和抑制界面复合190

6.5.3 利用界面层控制和改善吸收层的表面形貌191

6.5.4 利用界面层引入光学增强效应和等离激元效应促进光吸收192

6.5.5 利用界面层提高稳定性193

6.6 叠层有机太阳能电池简介193

6.6.1 有机叠层太阳能电池的基本结构和工作原理194

6.6.2 几种典型的有机叠层太阳能电池196

6.7 有机薄膜的稳定性问题200

6.7.1 化学结构稳定性200

6.7.2 物理稳定性203

6.8 有机薄膜的常用涂布方法203

6.8.1 适用于单个样品的印刷涂布技术203

6.8.2 “卷对卷”工艺207

6.8.3 其他成膜技术208

6.8.4 不同成膜技术的对比209

6.9 展望210

参考文献211

第7章 光伏太阳能电池生产过程中的污染问题215

7.1 引言215

7.2 各种电池生产过程中的污染问题215

7.2.1 晶体硅电池215

7.2.2 非晶硅电池218

7.2.3 GaAs电池219

7.2.4 CdTe电池221

7.2.5 CIGS电池223

7.2.6 DSSC225

7.3 不同太阳能电池之间的比较226

7.4 结论233

参考文献234

索引238