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《現代光伏器件物理》是我們在多年的研究積累與教學實踐的基礎上編寫的,《現代光伏器件物理》從器件物理角度出發,系統介紹各類太陽電池的工作原理與光伏性能。在《現代光伏器件物理》的編寫過程中,作者力求作到內容深度適中,物理圖像清晰,理論分析準確和文字表達規范。
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《現代光伏器件物理》可作為高等院校的光伏科學與技術、電子科學與技術、光電子技術以及微電子技術等相關專業本科生和研究生的教材,也可供有關專業的研究人員和工程技術人員參考與閱讀。
目次
第1章緒論
1.1無機固態pn結太陽電池
1.1.1晶體Si太陽電池
1.1.2單晶GaAs太陽電池
1.2有機光電化學太陽電池
1.2.1染料敏化太陽電池
1.2.2聚合物太陽電池
1.3低成本薄膜太陽電池
1.3.1Si基薄膜太陽電池
1.3.2Cu（In、Ga）Se2薄膜太陽電池
1.3.3CdTe薄膜太陽電池
1.4高效率新概念太陽電池
1.4.1量子點中間帶太陽電池
1.4.2量子點多激子太陽電池
參考文獻 第1章緒論
1.1無機固態pn結太陽電池
1.1.1晶體Si太陽電池
1.1.2單晶GaAs太陽電池
1.2有機光電化學太陽電池
1.2.1染料敏化太陽電池
1.2.2聚合物太陽電池
1.3低成本薄膜太陽電池
1.3.1Si基薄膜太陽電池
1.3.2Cu（In、Ga）Se2薄膜太陽電池
1.3.3CdTe薄膜太陽電池
1.4高效率新概念太陽電池
1.4.1量子點中間帶太陽電池
1.4.2量子點多激子太陽電池
參考文獻
第2章太陽光的能量分布與太陽能的光伏轉換
2.1太陽光的能量分布
2.1.1太陽光的吸收峰
2.1.2太陽光的輻射強度
2.1.3太陽光譜的能量分布
2.1.4太陽電池的光譜響應
2.2太陽能的光伏轉換與細致平衡原理
2.2.1太陽能的光伏轉換
2.2.2細致平衡原理
參考文獻
第3章半導體中的光學現象
3.1半導體中的光吸收
3.1.1本征吸收
3.1.2直接帶隙半導體的光吸收
3.1.3間接帶隙半導體的光吸收
3.1.4幾種主要半導體材料的光吸收
3.1.5疊層太陽電池中的自由載流子吸收
3.2半導體表面的光反射
3.2.1絨面結構
3.2.2減反射覆蓋層
3.2.3透明導電層
3.2.4光子晶體
3.3表面等離子增強光俘獲
3.3.1表面等離子光俘獲方式
3.3.2納米微粒的等離子光散射
3.3.3納米微粒的等離子光聚焦
3.3.4表面等離子激元的光俘獲
參考文獻
第4章半導體中的載流子輸運
4.1光照下的載流子產生
4.2外場作用下的載流子輸運
4.2.1外加電場下的載流子漂移
4.2.2載流子遷移率
4.2.3濃度梯度下的載流子擴散
4.2.4載流子連續性方程
4.3非平衡載流子的復合
4.3.1輻射復合
4.3.2SRH復合
4.3.3俄歇復合
4.3.4表面復合
4.3.5載流子壽命
4.4光生載流子的收集
參考文獻
第5章單帶隙pn結太陽電池
5.1pn結太陽電池的光生伏特效應
5.2太陽電池的光伏參數
5.2.1短路電流
5.2.2開路電壓
5.2.3填充因子
5.2.4轉換效率
5.3太陽電池的轉換效率
5.3.1理想轉換效率
5.3.2S—Q極限轉換效率
5.3.3實際轉換效率
5.4太陽電池的能量損失
5.4.1電池表面光吸收與光反射的損失
5.4.2體內與表面載流子復合的損失
5.4.3寄生與串聯電阻的損失
5.4.4減少太陽電池能量損失的優化措施
5.5具有本征層的p—i—n結構太陽電池
5.5.1p—i—n結構的光伏優勢
5.5.2內建電場的作用
5.5—3內建電場的形成
5.5.4p—i—n結構太陽電池的外量子效率
5.5.5p—i—n結構太陽電池的J—V特性
5.6背接觸太陽電池
5.6.1器件結構類型
5.6.2電流輸運模型
參考文獻
第6章多結疊層太陽電池
6.1多結太陽電池的光譜吸收
6.2多結太陽電池的轉換效率
6.3多結太陽電池的J—V特性
6.3.1短路電流密度
6.3.2J—V特性
6.4多結太陽電池的隧穿結特性
6.4.1太陽電池對隧穿結的要求
6.4.2隧穿結的優化設計
6.5溫度對多結太陽電池性能的影響
6.6影響多結太陽電池光伏性能的各種因素
6.6.1帶隙能量
6.6.2晶格常數
6.6.3子電池厚度
6.6.4中間反射層
6.6.5光照射強度
6.7單片Ⅲ—V族疊層太陽電池
6.7.1GaInP／GaAs／Ge三結太陽電池
6.7.2GaInP／GaInAs／Ge三結太陽電池
6.7.3GaInP／GaAs／GaInNAs三結太陽電池
6.7.4三結以上的疊層太陽電池
參考文獻
第7章Si基薄膜太陽電池
7.1Si基薄膜的結構性質
7.1.1α—Si：H薄膜的無序化特征
7.1.2μc—Si：H薄膜的微晶化特征
7.1.3nc—Si：H薄膜的小晶粒特征
7.1.4pc—Si薄膜的大晶粒特征
7.2Si基薄膜的電學性質
7.2.1a—Si：H薄膜的載流子導電機理
7.2.2μc—Si：H薄膜的電導特性
7.2.3nc—Si：H薄膜的載流子隧穿機制
7.2.4pc—Si薄膜的載流子遷移理論
7.3Si基薄膜的光吸收特性
7.3.1α—Si：H薄膜的光吸收譜
7.3.2α—Si：H薄膜的光致衰退效應
7.3.3μc—Si：H薄膜的光譜響應
7.3.4α—Si1—xGex：H薄膜的光吸收系數
7.3.5nc—Si：H薄膜的增強光吸收
7.3.6pc—Si薄膜的光吸收特性
7.4p—i—n結構Si基薄膜太陽電池
7.4.1器件結構
7.4.2工作原理
7.4.3光譜響應
7.4.4光照穩定性
7.4.5電場崩潰效應
7.4.6本征吸收層厚度
7.4.7n—i—p結構Si基薄膜太陽電池
7.5p—i—n結構α—Si：H薄膜太陽電池的J—V特性
7.6Si基薄膜疊層太陽電池
7.7pc—Si薄膜太陽電池
參考文獻
……
第8章Cu（In、Ga）Se2薄膜太陽電池
第9章染料敏化太陽電池
第10章聚合物太陽電池
第11章量子阱太陽電池
第12章量子點中間帶太陽電池
第13章量子點多激子太陽電池
第14章其他類型的太陽電池
主要物理符號表
索引
1.1無機固態pn結太陽電池
1.1.1晶體Si太陽電池
1.1.2單晶GaAs太陽電池
1.2有機光電化學太陽電池
1.2.1染料敏化太陽電池
1.2.2聚合物太陽電池
1.3低成本薄膜太陽電池
1.3.1Si基薄膜太陽電池
1.3.2Cu（In、Ga）Se2薄膜太陽電池
1.3.3CdTe薄膜太陽電池
1.4高效率新概念太陽電池
1.4.1量子點中間帶太陽電池
1.4.2量子點多激子太陽電池
參考文獻 第1章緒論
1.1無機固態pn結太陽電池
1.1.1晶體Si太陽電池
1.1.2單晶GaAs太陽電池
1.2有機光電化學太陽電池
1.2.1染料敏化太陽電池
1.2.2聚合物太陽電池
1.3低成本薄膜太陽電池
1.3.1Si基薄膜太陽電池
1.3.2Cu（In、Ga）Se2薄膜太陽電池
1.3.3CdTe薄膜太陽電池
1.4高效率新概念太陽電池
1.4.1量子點中間帶太陽電池
1.4.2量子點多激子太陽電池
參考文獻
第2章太陽光的能量分布與太陽能的光伏轉換
2.1太陽光的能量分布
2.1.1太陽光的吸收峰
2.1.2太陽光的輻射強度
2.1.3太陽光譜的能量分布
2.1.4太陽電池的光譜響應
2.2太陽能的光伏轉換與細致平衡原理
2.2.1太陽能的光伏轉換
2.2.2細致平衡原理
參考文獻
第3章半導體中的光學現象
3.1半導體中的光吸收
3.1.1本征吸收
3.1.2直接帶隙半導體的光吸收
3.1.3間接帶隙半導體的光吸收
3.1.4幾種主要半導體材料的光吸收
3.1.5疊層太陽電池中的自由載流子吸收
3.2半導體表面的光反射
3.2.1絨面結構
3.2.2減反射覆蓋層
3.2.3透明導電層
3.2.4光子晶體
3.3表面等離子增強光俘獲
3.3.1表面等離子光俘獲方式
3.3.2納米微粒的等離子光散射
3.3.3納米微粒的等離子光聚焦
3.3.4表面等離子激元的光俘獲
參考文獻
第4章半導體中的載流子輸運
4.1光照下的載流子產生
4.2外場作用下的載流子輸運
4.2.1外加電場下的載流子漂移
4.2.2載流子遷移率
4.2.3濃度梯度下的載流子擴散
4.2.4載流子連續性方程
4.3非平衡載流子的復合
4.3.1輻射復合
4.3.2SRH復合
4.3.3俄歇復合
4.3.4表面復合
4.3.5載流子壽命
4.4光生載流子的收集
參考文獻
第5章單帶隙pn結太陽電池
5.1pn結太陽電池的光生伏特效應
5.2太陽電池的光伏參數
5.2.1短路電流
5.2.2開路電壓
5.2.3填充因子
5.2.4轉換效率
5.3太陽電池的轉換效率
5.3.1理想轉換效率
5.3.2S—Q極限轉換效率
5.3.3實際轉換效率
5.4太陽電池的能量損失
5.4.1電池表面光吸收與光反射的損失
5.4.2體內與表面載流子復合的損失
5.4.3寄生與串聯電阻的損失
5.4.4減少太陽電池能量損失的優化措施
5.5具有本征層的p—i—n結構太陽電池
5.5.1p—i—n結構的光伏優勢
5.5.2內建電場的作用
5.5—3內建電場的形成
5.5.4p—i—n結構太陽電池的外量子效率
5.5.5p—i—n結構太陽電池的J—V特性
5.6背接觸太陽電池
5.6.1器件結構類型
5.6.2電流輸運模型
參考文獻
第6章多結疊層太陽電池
6.1多結太陽電池的光譜吸收
6.2多結太陽電池的轉換效率
6.3多結太陽電池的J—V特性
6.3.1短路電流密度
6.3.2J—V特性
6.4多結太陽電池的隧穿結特性
6.4.1太陽電池對隧穿結的要求
6.4.2隧穿結的優化設計
6.5溫度對多結太陽電池性能的影響
6.6影響多結太陽電池光伏性能的各種因素
6.6.1帶隙能量
6.6.2晶格常數
6.6.3子電池厚度
6.6.4中間反射層
6.6.5光照射強度
6.7單片Ⅲ—V族疊層太陽電池
6.7.1GaInP／GaAs／Ge三結太陽電池
6.7.2GaInP／GaInAs／Ge三結太陽電池
6.7.3GaInP／GaAs／GaInNAs三結太陽電池
6.7.4三結以上的疊層太陽電池
參考文獻
第7章Si基薄膜太陽電池
7.1Si基薄膜的結構性質
7.1.1α—Si：H薄膜的無序化特征
7.1.2μc—Si：H薄膜的微晶化特征
7.1.3nc—Si：H薄膜的小晶粒特征
7.1.4pc—Si薄膜的大晶粒特征
7.2Si基薄膜的電學性質
7.2.1a—Si：H薄膜的載流子導電機理
7.2.2μc—Si：H薄膜的電導特性
7.2.3nc—Si：H薄膜的載流子隧穿機制
7.2.4pc—Si薄膜的載流子遷移理論
7.3Si基薄膜的光吸收特性
7.3.1α—Si：H薄膜的光吸收譜
7.3.2α—Si：H薄膜的光致衰退效應
7.3.3μc—Si：H薄膜的光譜響應
7.3.4α—Si1—xGex：H薄膜的光吸收系數
7.3.5nc—Si：H薄膜的增強光吸收
7.3.6pc—Si薄膜的光吸收特性
7.4p—i—n結構Si基薄膜太陽電池
7.4.1器件結構
7.4.2工作原理
7.4.3光譜響應
7.4.4光照穩定性
7.4.5電場崩潰效應
7.4.6本征吸收層厚度
7.4.7n—i—p結構Si基薄膜太陽電池
7.5p—i—n結構α—Si：H薄膜太陽電池的J—V特性
7.6Si基薄膜疊層太陽電池
7.7pc—Si薄膜太陽電池
參考文獻
……
第8章Cu（In、Ga）Se2薄膜太陽電池
第9章染料敏化太陽電池
第10章聚合物太陽電池
第11章量子阱太陽電池
第12章量子點中間帶太陽電池
第13章量子點多激子太陽電池
第14章其他類型的太陽電池
主要物理符號表
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