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第1章 太阳电池和太阳光1

1.1前言2

1.2太阳电池发展概况2

1.3阳光的物理来源3

1.4太阳常数4

1.5地球表面的太阳辐射强度5

1.6直接辐射和漫射辐射8

1.7太阳的视运动8

1.8太阳的日照资料10

1.9结语12

第2章 半导体特性的回顾15

2.1前言16

2.2晶体结构和方向性16

2.3禁止能隙18

2.4允许能态的占有机率18

2.5电子和电洞22

2.6电子与电洞的动力学23

2.7允许状态的能量密度25

2.8电子和电洞的密度26

2.9Ⅳ族半导体的键结模型29

2.10 Ⅲ族和Ⅴ族掺杂剂30

2.11载子浓度32

2.12掺杂半导体中费米能阶的位置34

2.13其他类型杂质的影响35

2.14载子的传输37

2.14.1漂移37

2.14.2扩散38

2.15结语40

第3章 产生、复合及元件物理的基本方程式43

3.1前言44

3.2光与半导体的交互作用44

3.3光吸收47

3.3.1直接能隙半导体47

3.3.2间接能隙半导体48

3.3.3其他吸收过程52

3.4复合过程54

3.4.1从松弛（relaxtion ）到平衡54

3.4.2辐射复合（radiative recombination）54

3.4.3欧歇复合56

3.4.4经由陷阱的复合58

3.4.5表面复合58

3.5半导体元件物理的基本方程式59

3.5.1概述59

3.5.2波松方程式60

3.5.3电流密度方程式61

3.5.4连续方程式61

3.5.5方程组62

3.6结语63

第4章 p-n接面二极体67

4.1前言68

4.2 p-n接面的静电学69

4.3接面电容73

4.4载子注入74

4.5准中性区内的扩散流76

4.6暗特性78

4.6.1准中性区内的少数载子78

4.6.2少数载子电流81

4.7照光特性83

4.8太阳电池的输出参数85

4.9有限电池尺寸对IO的影响87

4.10结语89

第5章 效率的极限、损失和测量91

5.1前言92

5.2效率的极限92

5.2.1概要92

5.2.2短路电流92

5.2.3开路电压和效率94

5.2.4黑体电池的效率极限96

5.3温度的影响97

5.4效率损失99

5.4.1概要99

5.4.2短路电流损失99

5.4.3开路电压损失100

5.4.4填满因子损失102

5.5效率测量105

5.6结语107

第6章 标准硅太阳电池技术111

6.1前言112

6.2硅砂还原为冶金级硅112

6.3冶金级硅提炼为半导体级硅115

6.4半导体级多晶硅变成单晶硅晶圆116

6.5从单晶晶圆到太阳电池117

6.6从太阳电池到太阳电池模组119

6.6.1模组构造119

6.6.2电池的工作温度122

6.6.3模组的耐久性123

6.6.4模组电路设计124

6.7能量计算126

6.8结语127

第7章 改进的硅电池技术131

7.1前言132

7.2太阳电池级硅132

7.3硅片133

7.3.1硅片的要求133

7.3.2铸锭技术134

7.3.3带硅134

7.4电池的制造和互连138

7.5候选工厂（candidate factories）的分析141

7.6结语146

第8章 硅太阳电池的设计151

8.1前言152

8.2主要考量152

8.2.1光生载子的收集机率152

8.2.2接面深度157

8.2.3顶层的横向电阻159

8.3基板掺杂161

8.4背面场163

8.5顶层的限制165

8.5.1死层165

8.5.2高掺杂效应167

8.5.3对饱和电流密度的影响167

8.6上电极的设计167

8.7光学设计176

8.7.1抗反射层176

8.7.2绒面（textured surface）179

8.8光谱响应179

8.9结语181

第9章 其他元件结构185

9.1前言186

9.2同质接面186

9.3半导体异质接面188

9.4金属一半导体异质接面190

9.5实用的低电阻接触192

9.6 M I S太阳电池193

9.7光电化学 电池197

9.7.1半导体—液体异质接面197

9.7.2电化学太阳电池197

9.7.3光电解电池198

9.8结语199

第10章 其他半导体203

10.1前言204

10.2多晶硅（pc-Si）204

10.3非晶硅205

10.4砷化镓太阳电池209

10.4.1 GaAs的特性209

10.4.2 GaAs同质接面210

10.4.3 Ga1-xAlxAs/GaAs异质介面电池211

10.4.4 AlAs/GaAs异质接面212

10.5 Cu2S/CdS太阳电池212

10.5.1电池结构212

10.5.2工作特性213

10.5.3 Cu2S/CdS电池的优缺点215

10.6结语216

第11章 聚光型系统221

11.1前言222

11.2理想聚光器222

11.3固定式和定期调整式聚光器224

11.4具追日功能的聚光器226

11.5聚光型电池设计228

11.6超高效率系统231

11.6.1概要231

11.6.2多能隙电池概念231

11.6.3热光伏特（Thermophotovoltaic）转换236

11.7结语237

第12章 太阳光电系统：组成与应用241

12.1前言242

12.2能量的储存242

12.2.1电化学电池242

12.2.2大容量储能方法244

12.3功率调节装置246

12.4太阳光电应用247

12.5结语247

第13章 独立型系统的设计249

13.1前言249

13.2太阳电池模组的性能250

13.3蓄电池性能251

13.3.1性能要求251

13.3.2铅—酸蓄电池组252

13.3.3镍—镉蓄电池组254

13.4功率控制255

13.5系统的规模估算258

13.6抽水站265

13.7结语266

第14章 住宅用和集中型太阳能电力系统269

14.1前言270

14.2住宅用系统270

14.2.1储能方式的选择270

14.2.2模组的安装271

14.2.3供热274

14.2.4系统的规划274

14.2.5示范计画276

14.3集中型发电厂277

14.3.1一般考量277

14.3.2运转模式279

14.3.3卫星太阳能发电站282

14.4结语283

附录287

参考书目293

索引295