纳米半导体材料与太阳能电池 / 战略性新兴领域“十四五”高等教育系列教材，纳米材料与技术系列教材
￥59.00定价
作者： 康卓，梁倬健，张跃
出版时间：2025-04-23
出版社：机械工业出版社
- 机械工业出版社
- 9787111776444
- 1-1
- 547268
- 平装
- 2025-04-23
- 385
内容简介
当前，我国太阳能电池产业正处于飞速发展的黄金时期，传统晶硅电池产业日趋成熟，同时新型太阳能电池的研发与产业化也在不断推进。在此背景下，本书力图全面深入地介绍太阳能电池的原理、技术与应用，为读者提供一本兼具理论深度和实践指导的权威之作。本书详细阐释了太阳能与太阳能电池的基本物理原理与特性，系统梳理了各类太阳能电池的发展脉络，深入探讨了太阳能电池的测试原理与分析方法，重点介绍了太阳能电池性能提升的前沿技术，进一步阐述了光伏发电系统的设计与应用。
本书可作为高等院校半导体材料与器件、光伏科学与工程等专业的本科生和研究生的教材或参考书目，也可为从事光伏领域研究的其他科研人员提供指导。
本书可作为高等院校半导体材料与器件、光伏科学与工程等专业的本科生和研究生的教材或参考书目，也可为从事光伏领域研究的其他科研人员提供指导。
目录
序
前言
第1章太阳光性质及利用
1.1光的性质
1.1.1光的波粒二象性
1.1.2光子能量
1.1.3光子通量
1.1.4光谱辐照度
1.2太阳和太阳光
1.2.1太阳结构
1.2.2黑体辐射
1.2.3太阳辐射强度
1.3大气质量与标准太阳光谱
1.3.1大气质量
1.3.2标准太阳光谱
1.4太阳能的转换方式
思考题
参考文献
第2章纳米半导体材料物理基础
2.1纳米半导体材料的晶体性质
2.1.1纳米半导体材料的晶格结构
2.1.2常见太阳能电池材料的晶格结构
2.2纳米半导体材料的电子性质
2.2.1薛定谔方程和布洛赫波
2.2.2布里渊区
2.2.3导带和价带
2.2.4直接带隙和间接带隙
2.2.5状态密度
2.2.6激子
2.3掺杂
2.3.1本征半导体
2.3.2掺杂半导体
2.3.3杂质能级的计算
2.3.4缺陷
思考题
参考文献
第3章纳米半导体材料中的载流子
3.1载流子分布
3.1.1费米分布
3.1.2玻尔兹曼分布
3.2载流子浓度
3.3载流子的产生
3.3.1吸收系数
3.3.2直接带隙半导体
3.3.3间接带隙半导体
3.3.4常见太阳能电池材料载流子产生
3.4载流子的复合
3.4.1辐射复合
3.4.2俄歇复合
3.4.3陷阱复合
3.4.4表面复合和晶界复合
3.5载流子的输运
3.5.1载流子连续性方程
3.5.2载流子的扩散和漂移
思考题
参考文献
第4章半导体接触
4.1载流子分离机理
4.2功函数
4.3金属-半导体接触
4.3.1金属-半导体接触势垒
4.3.2金属-半导体接触的电流输运理论
4.3.3肖特基接触与欧姆接触
4.4半导体-半导体接触
4.4.1pn结与pin结
4.4.2同质结与异质结
4.5表面态和界面态
4.5.1表面态
4.5.2界面态
思考题
参考文献
第5章太阳能电池基本原理
5.1太阳能电池工作机理
5.1.1光生电流和量子效率
5.1.2光生电压和肖克莱方程
5.2太阳能电池的主要参数
5.2.1开路电压
5.2.2短路电流
5.2.3填充因子
5.2.4光电转化效率
5.2.5寄生电阻
5.2.6理想因子
5.3肖克利-奎伊瑟（Shockley-Queisser）极限
5.3.1细致平衡原理
5.3.2太阳能电池极限效率的计算
5.3.3太阳光谱对电池极限效率的影响
5.3.4带隙与太阳能电池极限效率
思考题
参考文献
第6章纳米半导体材料与太阳能
电池表征
6.1结构形貌表征
6.1.1X射线相关表征技术
6.1.2电子束相关表征技术
6.1.3扫描探针显微表征技术
6.2元素成分表征
6.2.1能谱分析表征技术
6.2.2质谱分析表征技术
6.3光学特性表征
6.3.1稳态光学表征技术
6.3.2瞬态光学表征技术
6.4电学特性表征
6.4.1稳态电学表征技术
6.4.2瞬态电学表征技术
6.5太阳能电池组件性能测试
6.5.1光伏性能测试
6.5.2稳定性测试
思考题
参考文献
第7章纳米半导体太阳能电池
前沿材料
7.1硅基薄膜太阳能电池
7.1.1硅基薄膜材料的结构特征和光电性质
7.1.2硅太阳能电池的制备
7.1.3硅基薄膜太阳能电池的器件结构
7.2铜铟镓硒薄膜太阳能电池
7.2.1铜铟镓硒的物理结构和特性
7.2.2铜铟镓硒吸收层的制备方法
7.2.3铜铟镓硒太阳能电池的设计
7.3铜锌锡硫太阳能电池
7.3.1铜锌锡硫半导体材料的物理结构和特性
7.3.2铜锌锡硫吸收层的制备方法
7.3.3铜锌锡硫太阳能电池的设计
7.4有机太阳能电池
7.4.1有机太阳能电池的工作原理
7.4.2有机太阳能电池的材料选择
7.4.3有机太阳能电池的设计
7.5量子点太阳能电池
7.5.1量子点的基本性质
7.5.2量子点太阳能电池材料选择
7.5.3量子点太阳能电池的设计
7.6钙钛矿太阳能电池
7.6.1钙钛矿材料的结构特征与光电特性
7.6.2钙钛矿太阳能电池吸收层制备及界面修饰
7.6.3钙钛矿太阳能电池的设计
7.6.4钙钛矿太阳能电池面临的问题与展望
思考题
参考文献
第8章纳米半导体太阳能电池前沿技术
8.1聚光太阳能电池
8.1.1聚光系数与聚光系统
8.1.2聚光太阳能电池的效率极限
8.1.3聚光太阳能电池的设计
8.2叠层太阳能电池
8.2.1光学串联
8.2.2四端叠层和两端叠层
8.2.3叠层太阳能电池设计
8.3热载流子太阳能电池
8.3.1光生载流子热弛豫过程
8.3.2热载流子太阳能电池的特性
8.3.3热载流子太阳能电池的设计
8.4柔性太阳能电池
8.4.1柔性衬底与材料选择
8.4.2柔性太阳能电池的制备工艺
8.4.3柔性太阳能电池的设计
8.5空间太阳能电池
8.5.1太空辐射损伤与热损伤
8.5.2空间太阳能电池的特性
8.5.3空间太阳能电池的设计
思考题
参考文献
第9章光伏发电系统及应用
9.1光伏发电可持续发展前沿
9.1.1光伏发电可持续发展规划
9.1.2光伏发电可持续发展布局
9.1.3光伏发电可持续发展政策
9.2光伏发电系统的组成与工作原理
9.2.1光伏发电系统的组成
9.2.2光伏发电系统的工作原理
9.3光伏发电系统设计
9.3.1独立光伏发电系统设计
9.3.2并网光伏发电系统设计
9.3.3混合光伏发电系统设计
9.4光伏发电系统应用
9.4.1光伏建筑一体化系统
9.4.2光伏发电交通系统
9.4.3光伏发电通信系统
9.4.4光伏发电水泵系统
9.4.5光伏发电电解水制氢系统
9.4.6渔农光互补发电系统
9.5光伏发电系统效益分析
9.5.1光伏组件对系统发电量的影响
9.5.2光伏组件的安全性
思考题
参考文献
前言
第1章太阳光性质及利用
1.1光的性质
1.1.1光的波粒二象性
1.1.2光子能量
1.1.3光子通量
1.1.4光谱辐照度
1.2太阳和太阳光
1.2.1太阳结构
1.2.2黑体辐射
1.2.3太阳辐射强度
1.3大气质量与标准太阳光谱
1.3.1大气质量
1.3.2标准太阳光谱
1.4太阳能的转换方式
思考题
参考文献
第2章纳米半导体材料物理基础
2.1纳米半导体材料的晶体性质
2.1.1纳米半导体材料的晶格结构
2.1.2常见太阳能电池材料的晶格结构
2.2纳米半导体材料的电子性质
2.2.1薛定谔方程和布洛赫波
2.2.2布里渊区
2.2.3导带和价带
2.2.4直接带隙和间接带隙
2.2.5状态密度
2.2.6激子
2.3掺杂
2.3.1本征半导体
2.3.2掺杂半导体
2.3.3杂质能级的计算
2.3.4缺陷
思考题
参考文献
第3章纳米半导体材料中的载流子
3.1载流子分布
3.1.1费米分布
3.1.2玻尔兹曼分布
3.2载流子浓度
3.3载流子的产生
3.3.1吸收系数
3.3.2直接带隙半导体
3.3.3间接带隙半导体
3.3.4常见太阳能电池材料载流子产生
3.4载流子的复合
3.4.1辐射复合
3.4.2俄歇复合
3.4.3陷阱复合
3.4.4表面复合和晶界复合
3.5载流子的输运
3.5.1载流子连续性方程
3.5.2载流子的扩散和漂移
思考题
参考文献
第4章半导体接触
4.1载流子分离机理
4.2功函数
4.3金属-半导体接触
4.3.1金属-半导体接触势垒
4.3.2金属-半导体接触的电流输运理论
4.3.3肖特基接触与欧姆接触
4.4半导体-半导体接触
4.4.1pn结与pin结
4.4.2同质结与异质结
4.5表面态和界面态
4.5.1表面态
4.5.2界面态
思考题
参考文献
第5章太阳能电池基本原理
5.1太阳能电池工作机理
5.1.1光生电流和量子效率
5.1.2光生电压和肖克莱方程
5.2太阳能电池的主要参数
5.2.1开路电压
5.2.2短路电流
5.2.3填充因子
5.2.4光电转化效率
5.2.5寄生电阻
5.2.6理想因子
5.3肖克利-奎伊瑟（Shockley-Queisser）极限
5.3.1细致平衡原理
5.3.2太阳能电池极限效率的计算
5.3.3太阳光谱对电池极限效率的影响
5.3.4带隙与太阳能电池极限效率
思考题
参考文献
第6章纳米半导体材料与太阳能
电池表征
6.1结构形貌表征
6.1.1X射线相关表征技术
6.1.2电子束相关表征技术
6.1.3扫描探针显微表征技术
6.2元素成分表征
6.2.1能谱分析表征技术
6.2.2质谱分析表征技术
6.3光学特性表征
6.3.1稳态光学表征技术
6.3.2瞬态光学表征技术
6.4电学特性表征
6.4.1稳态电学表征技术
6.4.2瞬态电学表征技术
6.5太阳能电池组件性能测试
6.5.1光伏性能测试
6.5.2稳定性测试
思考题
参考文献
第7章纳米半导体太阳能电池
前沿材料
7.1硅基薄膜太阳能电池
7.1.1硅基薄膜材料的结构特征和光电性质
7.1.2硅太阳能电池的制备
7.1.3硅基薄膜太阳能电池的器件结构
7.2铜铟镓硒薄膜太阳能电池
7.2.1铜铟镓硒的物理结构和特性
7.2.2铜铟镓硒吸收层的制备方法
7.2.3铜铟镓硒太阳能电池的设计
7.3铜锌锡硫太阳能电池
7.3.1铜锌锡硫半导体材料的物理结构和特性
7.3.2铜锌锡硫吸收层的制备方法
7.3.3铜锌锡硫太阳能电池的设计
7.4有机太阳能电池
7.4.1有机太阳能电池的工作原理
7.4.2有机太阳能电池的材料选择
7.4.3有机太阳能电池的设计
7.5量子点太阳能电池
7.5.1量子点的基本性质
7.5.2量子点太阳能电池材料选择
7.5.3量子点太阳能电池的设计
7.6钙钛矿太阳能电池
7.6.1钙钛矿材料的结构特征与光电特性
7.6.2钙钛矿太阳能电池吸收层制备及界面修饰
7.6.3钙钛矿太阳能电池的设计
7.6.4钙钛矿太阳能电池面临的问题与展望
思考题
参考文献
第8章纳米半导体太阳能电池前沿技术
8.1聚光太阳能电池
8.1.1聚光系数与聚光系统
8.1.2聚光太阳能电池的效率极限
8.1.3聚光太阳能电池的设计
8.2叠层太阳能电池
8.2.1光学串联
8.2.2四端叠层和两端叠层
8.2.3叠层太阳能电池设计
8.3热载流子太阳能电池
8.3.1光生载流子热弛豫过程
8.3.2热载流子太阳能电池的特性
8.3.3热载流子太阳能电池的设计
8.4柔性太阳能电池
8.4.1柔性衬底与材料选择
8.4.2柔性太阳能电池的制备工艺
8.4.3柔性太阳能电池的设计
8.5空间太阳能电池
8.5.1太空辐射损伤与热损伤
8.5.2空间太阳能电池的特性
8.5.3空间太阳能电池的设计
思考题
参考文献
第9章光伏发电系统及应用
9.1光伏发电可持续发展前沿
9.1.1光伏发电可持续发展规划
9.1.2光伏发电可持续发展布局
9.1.3光伏发电可持续发展政策
9.2光伏发电系统的组成与工作原理
9.2.1光伏发电系统的组成
9.2.2光伏发电系统的工作原理
9.3光伏发电系统设计
9.3.1独立光伏发电系统设计
9.3.2并网光伏发电系统设计
9.3.3混合光伏发电系统设计
9.4光伏发电系统应用
9.4.1光伏建筑一体化系统
9.4.2光伏发电交通系统
9.4.3光伏发电通信系统
9.4.4光伏发电水泵系统
9.4.5光伏发电电解水制氢系统
9.4.6渔农光互补发电系统
9.5光伏发电系统效益分析
9.5.1光伏组件对系统发电量的影响
9.5.2光伏组件的安全性
思考题
参考文献
