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第1章 太阳能与太阳辐射1

1.1 太阳与太阳能1

1.2 日地运动与太阳辐射强度随季节和地域的变化4

1.3 太阳光谱与大气吸收8

1.4 光的波粒二象性与光子能量10

1.5 太阳辐射的光谱辐照度和光谱光子辐照度11

1.6 全球和中国的太阳能资源的分布12

参考文献13

第2章 晶体学与半导体物理基础14

2.1 晶体与非晶体，单晶与多晶14

2.2 晶体缺陷19

2.3 固体的能带理论20

2.4 半导体的分类与电学特性28

2.5 本征半导体的导电机制30

2.6 杂质半导体的导电机制与特性33

2.7 半导体的费米能级37

2.8 半导体中载流子的运动与电阻率38

2.9 非平衡载流子的产生与复合41

2.10 半导体的光吸收44

2.11 半导体的p-n结47

2.12 半导体与金属的接触50

参考文献52

第3章 太阳电池及其性能参数53

3.1 光伏效应与太阳电池53

3.2 太阳电池的基本结构与工作原理56

3.3 太阳电池的等效电路及电压-电流关系式58

3.4 太阳电池的特性参数的理论分析60

参考文献68

第4章 太阳电池材料的制备与测试69

4.1 工业硅的制造69

4.2 高纯多晶硅的制造69

4.3 晶体生长74

4.4 晶体生长方法77

4.5 薄膜材料的制备方法85

4.6 半导体材料的化学成分的检测85

4.7 半导体材料电学特性的检测87

4.8 薄膜厚度的测量90

4.9 半导体材料光吸收系数的测量90

4.10 半导体禁带宽度的测定91

4.11 少数载流子寿命的测量92

4.12 载流子迁移率的测量92

参考文献92

第5章 太阳电池测试理论与技术94

5.1 太阳电池的测试标准94

5.2 太阳电池的标准测试条件95

5.3 太阳电池光电特性测试系统96

5.4 测试光源与太阳模拟器96

5.5 标准太阳电池101

5.6 太阳电池光电特性测试原理与系统101

5.7 太阳电池Ⅰ-Ⅴ曲线的测量设备103

5.8 太阳电池串联电阻与并联电阻的测量107

5.9 太阳电池Ⅰ-Ⅴ曲线测试数据的处理与曲线拟合109

5.10 太阳电池光谱响应的测量116

5.11 太阳电池量子效率的测量116

5.12 少数载流子寿命的测量117

5.13 太阳电池热斑现象的测试117

5.14 太阳电池的电致发光（EL）测试118

5.15 太阳电池的光致发光（PL）测试119

5.16 太阳电池的PID效应及其测试120

参考文献120

第6章 晶体硅太阳电池制造工艺及理论122

6.1 晶体硅太阳电池的基本结构122

6.2 晶体硅太阳电池制造工艺概述123

6.3 硅片的切割和检测125

6.4 硅片的清洗与表面处理126

6.5 去除损伤层并制作绒面127

6.6 扩散法制作p-n结131

6.7 蚀刻硅片边缘和背面的扩散层142

6.8 去除硅片表面的磷硅玻璃143

6.9 减反射膜的制作143

6.10 背表面电场的制作151

6.11 电极制作与背电场形成152

6.12 电池片的性能测试与分档154

6.13 吸杂效应155

参考文献155

第7章 高效率晶体硅太阳电池157

7.1 晶体硅太阳电池的理论效率157

7.2 提高太阳电池效率的主要途径159

7.3 表面钝化太阳电池161

7.4 埋栅太阳电池（BCSC）165

7.5 背电极太阳电池165

7.6 弗朗霍夫太阳能研究所的局部背场电池（LBSF）169

7.7 HIT和HJT太阳电池170

7.8 离子注入法制造的太阳电池172

7.9 尚德公司的冥王星高效太阳电池173

7.10 选择发射极太阳电池173

7.11 选择发射极太阳电池的制备方法175

7.12 高效率PERC电池的产业化177

7.13 高效率n型双面晶硅太阳电池180

7.14 HBC高效率太阳电池182

7.15 黑硅太阳电池183

参考文献185

第8章 晶体硅太阳电池组件的制造189

8.1 太阳电池组件的封装方式189

8.2 常规太阳电池的胶膜层压封装工艺190

8.3 太阳电池组件的封装材料192

8.4 封装设备199

8.5 光伏组件的电位诱生衰减（PID）现象及其测试202

8.6 太阳电池组件的检测和认证203

参考文献207

第9章 硅基薄膜太阳电池208

9.1 非晶硅的基本物理性能208

9.2 非晶硅薄膜的制备方法216

9.3 非晶硅太阳电池的结构与制作219

9.4 多结叠层硅基薄膜太阳电池223

9.5 柔性衬底硅基薄膜太阳电池的大面积化和内联集成227

9.6 非晶硅系太阳电池的优缺点229

9.7 多晶硅薄膜太阳电池230

9.8 本章小结231

参考文献232

第10章 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池235

10.1 Ⅲ-Ⅴ族化合物半导体太阳电池概述235

10.2 单结砷化镓太阳电池239

10.3 多结砷化镓太阳电池244

10.4 柔性薄膜砷化镓太阳电池249

10.5 本章小结254

参考文献254

第11章 化合物薄膜太阳电池256

11.1 化合物薄膜太阳电池简介256

11.2 铜铟镓硒薄膜太阳电池257

11.3 碲化镉薄膜太阳电池267

参考文献272

第12章 有机和特种薄膜太阳电池274

12.1 有机薄膜太阳电池274

12.2 染料敏化太阳电池277

12.3 钙钛矿型太阳电池280

12.4 铜锌锡硫系太阳电池286

12.5 硫化锡太阳电池287

参考文献287

第13章 太阳电池的模拟仿真289

13.1 光学模拟的原理与方法289

13.2 常用的光学模拟软件290

13.3 电学模拟的原理与方法291

13.4 常用的电学模拟软件292

13.5 大型综合模拟软件（TCAD）300

13.6 结语303

参考文献303

第14章 聚光和特种太阳电池305

14.1 聚光太阳电池305

14.2 日光跟随器307

14.3 球珠硅太阳电池308

14.4 量子点太阳电池308

14.5 全光谱太阳电池与上下转换太阳电池310

参考文献311

第15章 光伏发电总论312

15.1 独立（离网）型光伏发电系统312

15.2 并网光伏发电系统314

15.3 光伏并网电站设备功能316

15.4 光伏发电系统设置场地的选择原则318

15.5 光伏发电站的容量设计318

15.6 太阳电池方阵的方位角与倾角的合理选择320

15.7 光伏发电系统的安全设计324

15.8 孤岛效应及其检测324

15.9 微电网系统的应用325

参考文献326

第16章 高效光伏发电新技术327

16.1 日光跟随器的应用327

16.2 最大功率点跟踪技术327

16.3 高效和新型逆变器328

16.4 PID效应的防止331

16.5 直流端1500V接入技术332

16.6 智能电网332

16.7 新型电力储能系统的使用334

16.8 光伏发电系统的通信和监控技术336

16.9 大型光伏电站的智能管理与维护342

参考文献344

第17章 光伏发电空间应用345

17.1 光伏发电空间应用的发展历史345

17.2 空间用太阳电池技术345

17.3 太阳电池阵技术352

17.4 光伏发电的空间应用可靠性试验357

参考文献361

第18章 光伏发电的应用与前景362

18.1 大型光伏发电站362

18.2 分布式光伏发电362

18.3 信息和信号系统方面的应用364

18.4 在日用电器方面的应用364

18.5 在农、林、牧、渔业方面的应用364

18.6 光伏发电作为电解水制造氢气和氧气的电源365

18.7 在交通和环境保护方面的应用366

18.8 光伏发电与太阳能采暖集成建筑368

18.9 全球联网和太空光伏发电369

参考文献370

后记371