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1 太阳与太阳能1

1.1 太阳的基本参数1

1.1.1 阳光的来源1

1.1.2 太阳的结构1

1.1.3 太阳光谱3

1.1.4 太阳常数3

1.2 太阳辐射3

1.2.1 日地相对运动3

1.2.2 太阳辐射光谱5

1.2.3 地表辐照6

1.3 我国的太阳能资源9

参考文献12

2 太阳电池基本原理13

2.1 半导体物理基础13

2.1.1 p型和n型半导体13

2.1.2 p-n结电流电压特性17

2.1.3 半导体材料的光学特性31

2.1.4 光电流和光电压39

2.2 太阳电池的等效电路47

2.2.1 太阳电池的等效电路模型47

2.2.2 参数对电池性能的影响49

2.3 Shockley-Queisser极限54

2.3.1 极限效率u（xg）55

2.3.2 太阳电池的电流-电压关系56

2.3.3 额定效率ηn59

2.3.4 细致平衡极限59

参考文献61

3 晶体硅太阳电池的制备62

3.1 太阳能级硅材料及晶体硅太阳电池62

3.1.1 太阳能级硅材料的制备62

3.1.2 晶体硅太阳电池63

3.2 硅片的表面处理65

3.2.1 表面腐蚀65

3.2.2 表面制绒71

3.3 p-n结的制备75

3.4 减反射膜76

3.4.1 减反射膜的基本原理76

3.4.2 宽角度减反射膜的设计78

3.4.3 宽角度减反射膜的优化81

3.5 电极制备85

3.6 高效晶体硅太阳电池88

3.6.1 SIS太阳电池88

3.6.2 PERL电池89

3.6.3 IBC电池90

3.6.4 HIT异质结太阳电池92

参考文献94

4 薄膜太阳电池99

4.1 非晶硅太阳电池99

4.1.1 非晶硅的光学特性99

4.1.2 非晶硅的电学特性101

4.1.3 光致衰减效应104

4.1.4 非晶硅薄膜的红外吸收和拉曼散射106

4.1.5 非晶硅的制备110

4.1.6 非晶硅薄膜太阳电池113

4.2 微晶硅及纳米硅薄膜太阳电池116

4.2.1 微晶硅生长模型118

4.2.2 微晶硅的光学特性120

4.2.3 微晶硅薄膜的结构分析122

4.2.4 非晶硅／微晶硅叠层太阳电池124

4.3 化合物薄膜太阳电池126

4.3.1 碲化镉（CdTe）薄膜太阳电池126

4.3.2 铜铟镓硒（CIGS）薄膜太阳电池131

参考文献142

5 太阳电池的基本测试148

5.1 半导体晶向测试148

5.1.1 X射线衍射法测半导体单晶晶向149

5.1.2 光点定向151

5.2 电阻率及薄层电阻测试153

5.2.1 电阻率测试153

5.2.2 薄层电阻测试157

5.3 太阳电池的少数载流子寿命测试159

5.3.1 光电导衰减法160

5.3.2 表面光电压衰减法162

5.3.3 微波反射光电导衰减法（MWPCD）165

5.3.4 准稳态光电导衰减（QSSPC）168

5.4 太阳电池的I-V性能测试170

5.4.1 标准测试条件与太阳能模拟器等级171

5.4.2 太阳电池的I-V测试原理174

5.4.3 太阳能模拟器特性对测试结果的影响177

5.5 太阳电池中的缺陷检测181

5.5.1 发光检测技术181

5.5.2 EBIC技术188

5.6 太阳电池的量子效率和光谱响应192

5.6.1 量子效率192

5.6.2 光谱响应194

参考文献196

6 太阳电池的模拟技术201

6.1 半导体器件物理的基本方程201

6.1.1 光学模拟203

6.1.2 电学模拟204

6.2 模拟软件介绍210

6.2.1 PC1D软件简介210

6.2.2 Afors-Het软件简介211

6.2.3 AMPS软件简介213

6.2.4 SCAPS软件简介214

6.3 非晶硅／晶体硅异质结太阳电池的Afors-Het模拟216

6.3.1 本征层对电池性能的影响218

6.3.2 界面态对电池性能的影响220

6.3.3 发射区厚度对电池性能的影响221

6.3.4 背场对电池性能的影响222

6.4 GaAs中杂质光伏效应的SCAPS软件模拟225

参考文献229

7 新型太阳电池及技术233

7.1 染料敏化太阳电池233

7.1.1 引言233

7.1.2 染料敏化太阳电池的基本结构及工作原理234

7.1.3 染料敏化太阳电池半导体光阳极材料237

7.1.4 染料敏化太阳电池染料光敏化剂241

7.1.5 染料敏化太阳电池电解质244

7.1.6 染料敏化太阳电池对电极材料245

7.2 钙钛矿太阳电池246

7.2.1 引言246

7.2.2 有机金属卤化物钙钛矿的物理结构与特性247

7.2.3 钙钛矿太阳电池的基本结构及工作原理249

7.2.4 钙钛矿太阳电池中电荷传输材料252

7.2.5 电极材料261

7.2.6 有机金属卤化物钙钛矿的合成261

7.2.7 钙钛矿太阳电池面临的问题与展望263

7.3 表面等离子体激元增强太阳电池光吸收264

7.3.1 引言264

7.3.2 表面等离子体激元增强光吸收原理265

7.3.3 表面等离子体激元增强太阳电池光吸收研究进展268

参考文献277

8 光伏发电系统的设计及应用290

8.1 光伏发电系统的组成291

8.1.1 太阳电池组件291

8.1.2 太阳电池支架294

8.1.3 蓄电池组297

8.1.4 太阳能充放电控制器303

8.1.5 逆变器308

8.2 光伏发电系统的设计方法312

8.3 光伏发电系统的应用317

8.3.1 太阳电池组件设计318

8.3.2 光伏控制器设计318

8.3.3 蓄电池组设计319

8.3.4 逆变器的选择320

8.4 光伏发电系统效益分析322

参考文献328