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太阳电池原理与设计(武莉莉)

作者：武莉莉、张静全、郝霞等编著著

出版社：化学工业出版社出版时间：2024-11-01

开本： 16开 页数： 271

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太阳电池原理与设计(武莉莉) 版权信息

ISBN：9787122449382
条形码：9787122449382 ; 978-7-122-44938-2
装帧：平装
册数：暂无
重量：暂无
所属分类：
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工学

太阳电池原理与设计(武莉莉) 内容简介

《太阳电池原理与设计》一书包括原理和设计两部分：**部分（1～3章）介绍了光电转换的微观机制和基本原理，覆盖太阳辐射、半导体的光吸收、载流子的产生与复合、非平衡载流子的扩散与漂移、常见太阳电池的结构及器件特性描述等；第二部分（4～9章）以晶体硅、砷化镓、非晶硅、碲化镉、铜铟镓硒以及钙钛矿等太阳电池为例，从材料的基本性质出发，分析它们的器件结构，并从减少光、电学损失的角度讨论每种电池的设计和优化原则。本书重在阐明太阳电池的能量损失机制，围绕提高太阳电池效率的核心科学问题，分析不同类型太阳电池的器件特点及改进思路，使读者具备设计高效太阳电池的能力。本书可作为高等院校新能源材料与器件、新能源科学与工程、储能科学与工程及相关专业的教材或教学参考书，也可作为光伏产业技术人员的参考书。

太阳电池原理与设计(武莉莉) 目录

第1章太阳辐射与太阳电池1.1太阳光的属性 11.1.1波粒二象性 11.1.2光子能量 11.1.3光子通量 21.1.4光谱辐照度 31.1.5辐射功率密度 31.2黑体辐射 31.3太阳辐射 51.3.1太阳 51.3.2太空中的太阳辐射 61.3.3地球上的太阳辐射 71.3.4大气质量 81.3.5标准光谱 9第1章太阳辐射与太阳电池1.1太阳光的属性 11.1.1波粒二象性 11.1.2光子能量 11.1.3光子通量 21.1.4光谱辐照度 31.1.5辐射功率密度 31.2黑体辐射 31.3太阳辐射 51.3.1太阳 51.3.2太空中的太阳辐射 61.3.3地球上的太阳辐射 71.3.4大气质量 81.3.5标准光谱 91.4太阳能的转换方式 111.5太阳电池概述 121.6电能 13思考题与习题 14参考文献 14 第2章光电转换物理基础2.1半导体宏观光学性质和光学常数 162.1.1折射率和吸收系数 162.1.2反射系数和透射系数 182.2半导体的光吸收 192.2.1本征光吸收 192.2.2其他光吸收过程 232.3非平衡载流子 252.3.1非平衡载流子的注入 252.3.2非平衡载流子寿命、准费米能级 262.3.3非平衡载流子复合 282.4载流子输运 342.4.1载流子扩散运动 342.4.2载流子漂移扩散，爱因斯坦关系式 372.4.3连续性方程式及应用 40思考题与习题 44参考文献 44 第3章太阳电池的基本原理和特性3.1光生伏打效应 453.1.1功函数和亲和势 453.1.2内建静电场与有效力场 463.1.3一般情况下Voc的表达式 483.2半导体界面及其类型 503.2.1半导体-真空界面 503.2.2半导体-半导体同质结 513.2.3半导体-半导体异质结 513.2.4半导体-金属界面 533.2.5半导体-绝缘体界面 533.2.6金属-绝缘体-半导体和半导体-绝缘体-半导体界面 543.3用于太阳电池的半导体界面组态 553.3.1光生伏打效应的界面结构 553.3.2欧姆接触 553.3.3选择性欧姆接触 573.4精细平衡原理 573.4.1黑暗状态 583.4.2光照状态 593.5电流 603.5.1光生电流 613.5.2暗电流 613.6太阳电池的特性 633.6.1伏安特性曲线 633.6.2短路电流 643.6.3光生电压 663.6.4填充因子和转换效率 683.6.5量子效率和光谱响应 693.7影响太阳电池性能的因素 723.7.1寄生电阻 723.7.2温度的影响 733.7.3光强的影响 743.8理论转换效率极限 763.9太阳电池的设计原则 773.10叠层太阳电池 783.10.1叠层太阳电池原理 793.10.2叠层太阳电池结构 793.10.3两端叠层太阳电池的性能与设计 803.11小结 81思考题与习题 82参考文献 82 第4章晶体硅太阳电池4.1单晶硅材料的性质 844.1.1基本性质 844.1.2光吸收特性 844.1.3掺杂特性 854.1.4载流子复合特性 864.1.5载流子输运特性 894.2晶体硅太阳电池的早期结构演变 904.2.1早期硅太阳电池 904.2.2背面场 914.2.3紫电池 914.2.4黑硅电池 924.3晶体硅太阳电池的效率损失及提高策略 934.3.1效率损失机制 934.3.2减反射技术 944.3.3陷光技术 964.3.4电极优化 984.3.5掺杂工艺优化 1014.3.6钝化技术 1064.4高效电池结构 1124.4.1高效电池的设计思想 1124.4.2PERC、PERL和PERT太阳电池 1124.4.3硅异质结太阳电池 1134.4.4TOPCon太阳电池 1144.4.5刻槽埋栅太阳电池 1154.4.6背接触背结太阳电池 1154.4.7硅球太阳电池 1164.4.8多种高效技术结合的太阳电池 116思考题与习题 117参考文献 117 第5章砷化镓太阳电池5.1砷化镓材料的性质 1195.1.1砷化镓的晶体结构 1195.1.2砷化镓的能带结构 1205.1.3砷化镓作为太阳电池材料的优缺点 1205.1.4砷化镓薄膜材料的制备 1215.2砷化镓太阳电池的设计和优化 1235.2.1砷化镓太阳电池的发展 1235.2.2砷化镓太阳电池类型 1235.2.3单结砷化镓太阳电池的设计与优化 1275.2.4多结砷化镓太阳电池的设计与优化 1295.3聚光太阳电池与空间太阳电池原理与设计 1325.3.1聚光太阳电池 1325.3.2聚光太阳能发电系统组件 1325.3.3聚光太阳电池设计 1355.3.4空间太阳电池 1365.4砷化镓太阳电池的发展趋势 138思考题与习题 139参考文献 139 第6章非晶硅太阳电池6.1非晶硅材料结构与电子态 1416.1.1非晶硅材料结构 1416.1.2非晶硅材料的电子态 1416.2非晶硅材料的光学特性 1436.2.1非晶硅材料的光吸收 1436.2.2非晶硅材料的光谱响应 1446.2.3非晶硅材料的红外吸收及拉曼光谱 1446.2.4光致衰减效应 1466.3非晶硅材料的电学特性 1476.3.1本征非晶硅材料的电学特性 1476.3.2非晶硅的掺杂特性 1486.3.3非晶硅的光电导 1496.4非晶硅太阳电池设计和优化 1506.4.1非晶硅电池特点 1506.4.2非晶硅电池结构设计 1516.4.3制备工艺设计优化 1536.5非晶硅叠层太阳电池 1546.5.1非晶硅叠层电池概述 1546.5.2a-Si：H双结叠层太阳电池 1546.5.3a-Si：H三结叠层太阳电池 1566.6非晶硅太阳电池的发展趋势 157思考题与习题 157参考文献 157 第7章碲化镉太阳电池和铜铟镓硒太阳电池7.1引言 1597.1.1电池结构 1597.1.2发展历史 1597.2多晶半导体材料 1607.2.1晶界 1617.2.2晶界对载流子输运的影响 1627.2.3晶界的耗尽层近似 1637.2.4多数载流子的输运 1667.2.5光照的影响 1687.2.6少数载流子的输运 1697.2.7晶界效应 1707.3多晶异质结薄膜太阳电池的设计原则 1707.3.1吸收层禁带宽度 1747.3.2能级排列 1757.3.3窗口层掺杂 1767.3.4费米能级钉扎 1777.3.5吸收层掺杂 1777.3.6吸收层厚度 1787.3.7晶界 1797.3.8背接触势垒 1797.3.9缓冲层厚度 1797.3.10前表面梯度带隙 1807.3.11背表面梯度带隙 1807.4碲化镉的性质 1807.4.1碲化镉的物理性质 1807.4.2碲化镉的电学性质 1817.5碲化镉太阳电池的设计 1827.5.1窗口层设计 1837.5.2窗口层吸收层界面 1847.5.3吸收层掺杂及设计优化 1857.5.4背接触优化 1867.6铜铟镓硒的性质 1877.6.1CIGS的结构特性 1877.6.2CIGS的电学特性 1897.6.3CIGS的光学性质及制备方法 1917.7铜铟镓硒太阳电池的设计 1917.7.1铜铟镓硒太阳电池基本结构 1917.7.2窗口层及界面 1947.7.3吸收层掺杂 1947.7.4吸收层带隙梯度 195思考题与习题 197参考文献 197 第8章钙钛矿太阳电池8.1钙钛矿太阳电池材料 2018.1.1钙钛矿材料的结构和性质 2018.1.2电子传输层 2038.1.3介孔骨架材料 2078.1.4空穴传输层材料 2098.1.5电极材料 2128.2钙钛矿太阳电池器件结构、工作原理及设计优化 2148.2.1钙钛矿太阳电池器件结构 2148.2.2钙钛矿太阳电池工作原理 2158.2.3钙钛矿太阳电池结构设计及性能优化 2168.3钙钛矿基叠层太阳电池 2218.3.1钙钛矿 Si叠层太阳电池 2238.3.2钙钛矿 CIGS叠层太阳电池 2278.3.3全钙钛矿叠层太阳电池 2298.4钙钛矿基太阳电池的稳定性 2338.4.1本征稳定性 2338.4.2封装器件的稳定性 237思考题与习题 238参考文献 238 第9章新概念太阳电池9.1引言 2489.2中间带太阳电池 2489.2.1中间带太阳电池的基本概念 2489.2.2量子点中间带电池 2519.2.3体材料的中间带与电池 2549.2.4薄膜中间带材料 2569.3碰撞电离太阳电池 2579.3.1基本概念 2579.3.2碰撞电离太阳电池效率 2589.3.3量子点中多激子产生 2599.4热载流子太阳电池 2619.4.1光生载流子热弛豫过程 2629.4.2热载流子太阳电池的理论效率极限 2639.5热光电及热光子转换器 2639.5.1热光伏电池 2639.5.2热光子转换器 266思考题与习题 267参考文献 267

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太阳电池原理与设计(武莉莉) 作者简介

武莉莉，四川大学材料科学与工程学院，教授，于1998年、2001年、2006年分别获得四川大学工学学士、理学硕士和工学博士。从2001年7月至今,在材料科学与工程学院任教，2011年破格获得博士生导师资格，2014年聘为教授。现为材料科学与工程学院工会主席，中国可再生能源学会光电专业委员会委员，四川省学术和技术带头人后备人选。已连续为本科生和研究生分别讲授《太阳电池原理与设计》三学年。科研方面：从事薄膜太阳电池材料与器件的研究21年，作为项目负责人及核心成员参与了国家“十五”、“十一五”“十二五”863项目、973项目、四川省重点研发等项目近30项，经费累计超过9000万元。2002~2018年多次创造了碲化镉薄膜太阳电池的国内较*高效率，并开发出碲化镉薄膜太阳电池产业化技术，建成了我国第#一条具有完全自主知识产权的薄膜太阳电池中试生产线；使用该成果与无锡尚德太阳能电力有限公司开展横向合作，建成了2兆瓦碲化镉太阳电池生产线。2015年以来开展了钙钛矿薄膜太阳电池的研究，开发了高效率组件制备技术，25cm2的组件效率达18.8%，为同尺寸组件的国际较*高纪录。获得中国高校科技进步二等奖1次（2002年），完成鉴定成果1项。发表论文65篇，SCI收录29篇，单篇他引次数61次，获得授权中国发明专利12项，出版专著1本。

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