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目次
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《薄膜太陽能電池》以非晶硅、碲化鎘和銅銦鎵硒這三大薄膜太陽能電池體系為重點，詳細討論了這些材料的基本性質、制備工藝，結合表征方法闡述了材料物理和器件物理，也同時介紹了薄膜太陽能電池的器件特性、產業化情況和技術發展趨勢；另外，《薄膜太陽能電池》也兼顧了其它新型薄膜光伏器件的工作原理和最新進展，包括有機薄膜太陽能電池，染料敏化太陽能電池，多結高效率太陽能電池，雜質帶太陽能電池等。《薄膜太陽能電池》還融入了中國的能源問題和中國在薄膜太陽能電池方面的研究進展和產業化情況，同時也較詳細分析了幾種主流光伏電池在生產環節可能面臨的環境問題及技術對策。
作者簡介
肖旭東，1963年出生于江西吉安。1992年獲美國加州大學伯克利分校博±學位。現任香港中文大學物理系教授、中科院深圳先進技術研究院光伏太陽能中心主任。獲國家杰出青年科學基金（B類），入選中科院”海外知名學者”和中組部“千人計劃”，擔任科技部“973”計劃項目首席科學家。研究領域包括表面科學、納米科學和薄膜太陽能電池，以及太陽能基礎研究成果向產業化轉移轉化的工程技術。已在Science、PRL等國際雜志上發表論文120余篇；獲美國授權發明專利2項，中國授權發明專利10余項。
楊春雷，1975年出生于湖北襄陽。2005年博士畢業于香港科技大學物理系，2011年入選中科院”百人計劃”，現任中科院深圳先進技術研究院光伏太陽能中心研究員、博士生導師。近年主要從事銅銦鎵硒和銅鋅錫硫等化合物薄膜太陽能電池的高效率器件工藝開發。在國際學術刊物上發表學術論文60余篇，獲中國授權專利10余項。
楊春雷，1975年出生于湖北襄陽。2005年博士畢業于香港科技大學物理系，2011年入選中科院”百人計劃”，現任中科院深圳先進技術研究院光伏太陽能中心研究員、博士生導師。近年主要從事銅銦鎵硒和銅鋅錫硫等化合物薄膜太陽能電池的高效率器件工藝開發。在國際學術刊物上發表學術論文60余篇，獲中國授權專利10余項。
名人/編輯推薦
物理、材料、信息專業高年級本科生、研究生及光伏行業工程技術人員
目次
《納米科學與技術》叢書序
前言
第1章 能源危機與新能源機遇
1.1 世界能源概況
1.2 中國能源概況
1.3 傳統化石能源的環境污染
1.4 新能源的機遇及各種新能源比較
1.4.1 太陽能
1.4.2 風能
1.4.3 生物質能
1.5 薄膜光伏發電的優勢
參考文獻
第2章 非晶硅和微晶硅薄膜太陽能電池
2.1 非晶硅和微晶硅薄膜太陽能電池的發展歷史
2.2 非晶硅薄膜的基本性質 《納米科學與技術》叢書序
前言
第1章 能源危機與新能源機遇
1.1 世界能源概況
1.2 中國能源概況
1.3 傳統化石能源的環境污染
1.4 新能源的機遇及各種新能源比較
1.4.1 太陽能
1.4.2 風能
1.4.3 生物質能
1.5 薄膜光伏發電的優勢
參考文獻
第2章 非晶硅和微晶硅薄膜太陽能電池
2.1 非晶硅和微晶硅薄膜太陽能電池的發展歷史
2.2 非晶硅薄膜的基本性質
2.2.1 原子結構
2.2.2 能帶結構和光電性質
2.2.3 非晶硅薄膜的光致亞穩特性
2.2.4 非晶硅的合金薄膜
2.3 非晶硅和微晶硅薄膜的制備方法
2.3.1 射頻等離子增強化學氣相沉積
2.3.2 其他頻率的PECVD沉積方法
2.3.3 熱絲化學氣相沉積
2.3.4 其他沉積方法
2.3.5 氫稀釋對薄膜生長的影響
2.3.6 微晶硅的高速率沉積
2.3.7 非晶硅合金以及非晶硅的摻雜方法
2.4 非晶硅太陽能電池的結構及特性
2.4.1 非晶硅單結電池
2.4.2 非晶硨雙結電池
2.4.3 非晶硅三結電池
2.4.4 多結非晶硅電池中的電流密度匹配問題
2.4.5 多結非晶硅電池中的隧穿結問題
2.5 非晶硅太陽能電池組件的結構和制作工藝
2.6 非晶硅太陽能電池的產業化現狀和技術發展趨勢
參考文獻
第3章 碲化鎘薄膜太陽能電池
3.1 碲化鎘薄膜太陽能電池的發展歷史
3.2 碲化鎘材料的基本性質
3.3 碲化鎘薄膜太陽能電池的結構和制備
3.3.1 透明導電層和高阻層
3.3.2 n型CdS層
3.3.3 CdTe吸收層
3.3.4 CdCl2熱處理工藝
3.3.5 背接觸層及電極制作工藝
3.4 碲化鎘薄膜太陽能電池的特性
3.5 碲化鎘薄膜太陽能電池的老化
3.6 大面積電池組件的制備工藝
3.7 碲化鎘薄膜太陽能電池的產業化現狀和技術發展趨勢
參考文獻
第4章 銅銦鎵硒薄膜太陽能電池
4.1 銅銦鎵硒電池的發展與現狀
4.2 銅銦鎵硒多元化合物
4.2.1 晶體結構和能帶特征
4.2.2 相圖
4.2.3 缺陷
4.3 具有光伏性能的銅銦鎵硒吸光層的制備
4.3.1 共蒸發法
4.3.2 濺射／硒化法
4.3.3 電鍍／硒化法
4.3.4 納晶印刷／硒化法
4.4 銅銦鎵硒電池器件結構、制備及特性
4.4.1 襯底
4.4.2 Mo背電極
4.4.3 CIGS吸收層
4.4.4 CdS緩沖層
4.4.5 本征ZnO層
4.4.6 Al：ZnO透明電極
4.4.7 器件特性
4.4.8 組件結構
4.5 銅銦鎵硒電池的器件物理
4.5.1 異質p—n結
4.5.2 量子效率
4.5.3 載流子復合
4.6 銅銦鎵硒電池的產業化現狀及技術發展趨勢
參考文獻
第5章 染料敏化薄膜太陽能電池
5.1 DSSC的發展歷史
5.2 DSSC的器件結構和工作原理
5.3 DSSC各功能層的材料選項及其性能
5.3.1 導電襯底
5.3.2 光陽極
5.3.3 光敏劑
5.3.4 電解液體系
5.3.5 氧化還原電對
5.3.6 對電極
5.4 DSSC組件的制作工藝
5.4.1 絲網印刷
5.4.2 電極層壓密封
5.4.3 電池結構設計
5.5 DSSC的老化
5.6 DSSC的產業化現狀和技術發展趨勢
參考文獻
第6章 有機薄膜太陽能電池
6.1 有機薄膜太陽能電池的發展歷史和研究進展
6.2 有機薄膜太陽能電池的器件結構和器件工作原理
6.2.1 器件結構
6.2.2 器件工作原理
6.3 有機薄膜太陽能電池常用的給體材料
6.3.1 有機小分子給體材料
6.3.2 寬帶隙聚合物給體材料
6.3.3 窄帶隙聚合物給體材料
6.4 有機薄膜太陽能電池常用的受體材料
6.5 有機薄膜太陽能電池的界面層材料
6.5.1 利用界面層調節吸收層和電極間的能級關系
6.5.2 利用界面層提高電極對電荷的選擇性和抑制界面復合
6.5.3 利用界面層控制和改善吸收層的表面形貌
6.5.4 利用界面層引入光學增強效應和等離激元效應促進光吸收
6.5.5 利用界面層提高穩定性
6.6 疊層有機太陽能電池簡介
6.6.1 有機疊層太陽能電池的基本結構和工作原理
6.6.2 幾種典型的有機疊層太陽能電池
6.7 有機薄膜的穩定性問題
6.7.1 化學結構穩定性
6.7.2 物理穩定性
6.8 有機薄膜的常用涂布方法
6.8.1 適用于單個樣品的印刷涂布技術
6.8.2 “卷對卷”工藝
6.8.3 其他成膜技術
6.8.4 不同成膜技術的對比
6.9 展望
參考文獻
第7章 光伏太陽能電池生產過程中的污染問題
7.1 引言
7.2 各種電池生產過程中的污染問題
7.2.1 晶體硅電池
7.2.2 非晶硅電池
7.2.3 GaAs電池
7.2.4 CdTe電池
7.2.5 CIGS電池
7.2.6 DSSC
7.3 不同太陽能電池之間的比較
7.4 結論
參考文獻
索引
前言
第1章 能源危機與新能源機遇
1.1 世界能源概況
1.2 中國能源概況
1.3 傳統化石能源的環境污染
1.4 新能源的機遇及各種新能源比較
1.4.1 太陽能
1.4.2 風能
1.4.3 生物質能
1.5 薄膜光伏發電的優勢
參考文獻
第2章 非晶硅和微晶硅薄膜太陽能電池
2.1 非晶硅和微晶硅薄膜太陽能電池的發展歷史
2.2 非晶硅薄膜的基本性質 《納米科學與技術》叢書序
前言
第1章 能源危機與新能源機遇
1.1 世界能源概況
1.2 中國能源概況
1.3 傳統化石能源的環境污染
1.4 新能源的機遇及各種新能源比較
1.4.1 太陽能
1.4.2 風能
1.4.3 生物質能
1.5 薄膜光伏發電的優勢
參考文獻
第2章 非晶硅和微晶硅薄膜太陽能電池
2.1 非晶硅和微晶硅薄膜太陽能電池的發展歷史
2.2 非晶硅薄膜的基本性質
2.2.1 原子結構
2.2.2 能帶結構和光電性質
2.2.3 非晶硅薄膜的光致亞穩特性
2.2.4 非晶硅的合金薄膜
2.3 非晶硅和微晶硅薄膜的制備方法
2.3.1 射頻等離子增強化學氣相沉積
2.3.2 其他頻率的PECVD沉積方法
2.3.3 熱絲化學氣相沉積
2.3.4 其他沉積方法
2.3.5 氫稀釋對薄膜生長的影響
2.3.6 微晶硅的高速率沉積
2.3.7 非晶硅合金以及非晶硅的摻雜方法
2.4 非晶硅太陽能電池的結構及特性
2.4.1 非晶硅單結電池
2.4.2 非晶硨雙結電池
2.4.3 非晶硅三結電池
2.4.4 多結非晶硅電池中的電流密度匹配問題
2.4.5 多結非晶硅電池中的隧穿結問題
2.5 非晶硅太陽能電池組件的結構和制作工藝
2.6 非晶硅太陽能電池的產業化現狀和技術發展趨勢
參考文獻
第3章 碲化鎘薄膜太陽能電池
3.1 碲化鎘薄膜太陽能電池的發展歷史
3.2 碲化鎘材料的基本性質
3.3 碲化鎘薄膜太陽能電池的結構和制備
3.3.1 透明導電層和高阻層
3.3.2 n型CdS層
3.3.3 CdTe吸收層
3.3.4 CdCl2熱處理工藝
3.3.5 背接觸層及電極制作工藝
3.4 碲化鎘薄膜太陽能電池的特性
3.5 碲化鎘薄膜太陽能電池的老化
3.6 大面積電池組件的制備工藝
3.7 碲化鎘薄膜太陽能電池的產業化現狀和技術發展趨勢
參考文獻
第4章 銅銦鎵硒薄膜太陽能電池
4.1 銅銦鎵硒電池的發展與現狀
4.2 銅銦鎵硒多元化合物
4.2.1 晶體結構和能帶特征
4.2.2 相圖
4.2.3 缺陷
4.3 具有光伏性能的銅銦鎵硒吸光層的制備
4.3.1 共蒸發法
4.3.2 濺射／硒化法
4.3.3 電鍍／硒化法
4.3.4 納晶印刷／硒化法
4.4 銅銦鎵硒電池器件結構、制備及特性
4.4.1 襯底
4.4.2 Mo背電極
4.4.3 CIGS吸收層
4.4.4 CdS緩沖層
4.4.5 本征ZnO層
4.4.6 Al：ZnO透明電極
4.4.7 器件特性
4.4.8 組件結構
4.5 銅銦鎵硒電池的器件物理
4.5.1 異質p—n結
4.5.2 量子效率
4.5.3 載流子復合
4.6 銅銦鎵硒電池的產業化現狀及技術發展趨勢
參考文獻
第5章 染料敏化薄膜太陽能電池
5.1 DSSC的發展歷史
5.2 DSSC的器件結構和工作原理
5.3 DSSC各功能層的材料選項及其性能
5.3.1 導電襯底
5.3.2 光陽極
5.3.3 光敏劑
5.3.4 電解液體系
5.3.5 氧化還原電對
5.3.6 對電極
5.4 DSSC組件的制作工藝
5.4.1 絲網印刷
5.4.2 電極層壓密封
5.4.3 電池結構設計
5.5 DSSC的老化
5.6 DSSC的產業化現狀和技術發展趨勢
參考文獻
第6章 有機薄膜太陽能電池
6.1 有機薄膜太陽能電池的發展歷史和研究進展
6.2 有機薄膜太陽能電池的器件結構和器件工作原理
6.2.1 器件結構
6.2.2 器件工作原理
6.3 有機薄膜太陽能電池常用的給體材料
6.3.1 有機小分子給體材料
6.3.2 寬帶隙聚合物給體材料
6.3.3 窄帶隙聚合物給體材料
6.4 有機薄膜太陽能電池常用的受體材料
6.5 有機薄膜太陽能電池的界面層材料
6.5.1 利用界面層調節吸收層和電極間的能級關系
6.5.2 利用界面層提高電極對電荷的選擇性和抑制界面復合
6.5.3 利用界面層控制和改善吸收層的表面形貌
6.5.4 利用界面層引入光學增強效應和等離激元效應促進光吸收
6.5.5 利用界面層提高穩定性
6.6 疊層有機太陽能電池簡介
6.6.1 有機疊層太陽能電池的基本結構和工作原理
6.6.2 幾種典型的有機疊層太陽能電池
6.7 有機薄膜的穩定性問題
6.7.1 化學結構穩定性
6.7.2 物理穩定性
6.8 有機薄膜的常用涂布方法
6.8.1 適用于單個樣品的印刷涂布技術
6.8.2 “卷對卷”工藝
6.8.3 其他成膜技術
6.8.4 不同成膜技術的對比
6.9 展望
參考文獻
第7章 光伏太陽能電池生產過程中的污染問題
7.1 引言
7.2 各種電池生產過程中的污染問題
7.2.1 晶體硅電池
7.2.2 非晶硅電池
7.2.3 GaAs電池
7.2.4 CdTe電池
7.2.5 CIGS電池
7.2.6 DSSC
7.3 不同太陽能電池之間的比較
7.4 結論
參考文獻
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