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第一章 概述1

第一节 高效晶硅太阳电池技术现状1

一、晶硅太阳电池主流技术1

二、晶硅太阳电池设备2

三、相关技术2

四、国内技术现状3

第二节 光伏市场现状5

一、国外市场现状6

二、国内市场现状7

第三节 晶硅太阳电池发展方向14

一、晶硅太阳电池组件14

二、高转换技术用材15

三、过渡技术15

第四节 光伏产业战略设计16

一、我国能源基本情况16

二、战略设计16

第一篇 高效晶硅太阳电池设计18

第二章 太阳电池光学18

第一节 太阳电池光学基础知识18

一、原子结构18

二、几何光学21

三、波粒二象性22

第二节 光学历史及其体系31

一、光的历史31

二、光学体系33

第三节 太阳光34

一、电磁波34

二、太阳辐射能35

三、影响接收太阳辐射能的因素38

第四节 量子光学38

一、量子光学定义及研究内容39

二、辐射39

三、黑体辐射44

四、能量假设46

五、光的波粒二象性48

第五节 光电子学49

一、光在半导体薄片上的反射、折射和透射49

二、半导体中的光吸收50

三、光电效应53

四、光热效应60

第六节 光谱学63

一、光谱学基本器件63

二、光学表征方法76

第七节 薄膜光学81

一、透明导电薄膜81

二、太阳能光热转换薄膜84

三、光学薄膜特性测试85

第三章 高效晶硅太阳电池工作原理106

第一节 太阳电池基础——半导体106

一、半导体能带106

二、本征半导体和掺杂半导体107

三、费米能级108

四、载流子浓度109

五、载流子的输送111

六、载流子的产生与复合114

七、半导体p-n结及其能带图116

第二节 高效晶硅太阳电池工作原理及性能119

一、高效晶硅太阳电池工作原理119

二、高效晶硅太阳电池外特性121

第三节 高效晶硅太阳电池结构及能量损失123

一、高效晶硅太阳电池结构123

二、高效晶硅太阳电池能量损失124

第四章 高效晶硅太阳电池设计126

第一节 高效晶硅太阳电池总体设计126

一、总体设计要求126

二、材料和结构选择128

三、系统设计128

四、掺杂设计129

五、组件要求129

第二节 光学设计129

一、硅的光学性质129

二、高效晶硅太阳电池光学设计要求134

三、高效晶硅太阳电池光学设计134

第三节 电学设计137

一、上电极设计137

二、下电极设计138

第四节 掺杂设计139

一、掺杂基本要求及基本概念139

二、掺杂设计141

三、理想化的高效率电池模型142

第五节 组件设计142

一、组件结构要求142

二、组件设计143

三、组件测试要求146

第二篇 高效晶硅太阳电池制造147

第五章 多晶硅制备147

第一节 概述147

一、硅的特性147

二、多晶硅的制造155

第二节 工业硅制备155

一、工业硅制备工艺155

二、工业硅制备设备163

三、生产操作及存在的问题165

四、烟气净化及硅粉利用169

第三节 改良西门子法制备多晶硅173

一、氢气的制备173

二、液氯的汽化176

三、氯化氢的合成177

四、三氯氢硅的合成179

五、精馏法提纯三氯化硅185

六、三氯氢硅还原制备多晶硅209

七、还原尾气干法回收工艺213

八、硅芯的制备218

第四节 铸锭法制备多晶硅223

一、铸锭法制备多晶硅生产工艺223

二、铸锭法制备多晶硅工艺的优缺点224

第五节 硅烷法制备多晶硅224

一、硅烷的制备225

二、硅烷的提纯225

三、硅烷热分解225

四、硅烷法的优缺点225

第六章 单晶硅制备227

第一节 单晶硅直拉制备技术227

一、直拉单晶硅工艺227

二、长度拉速温校曲线的设定234

三、坩埚上升随动速度确定236

四、异常情况及处理237

第二节 原辅材料239

一、硅原料239

二、石英坩埚240

三、掺杂剂241

四、籽晶、钼丝、氩气242

五、原辅材料的腐蚀及清洗243

第三节 单晶硅掺杂技术244

一、杂质作用及杂质效应245

二、杂质分布规律249

三、掺杂250

第四节 直拉单晶炉253

一、机械部分254

二、电气部分256

三、工作环境258

第五节 直拉单晶炉的热系统及热场258

一、热系统258

二、热场260

第六节 晶体生长控制器263

一、主要功能及控制原理263

二、设定曲线265

三、内部参数的设置266

四、晶体生长控制器的使用266

第七章 高效晶硅太阳电池制备268

第一节 切割硅片268

一、多线切割原理269

二、切割工艺270

三、线切割系统组成273

四、国内外切割设备状况及发展趋势274

五、其他硅片制造工艺275

第二节 清洗276

一、清洗原理277

二、清洗技术278

三、清洗工艺方案283

第三节 硅片制备285

一、磨削285

二、腐蚀285

第四节 制绒技术287

一、制绒（金字塔）原理287

二、制绒（金字塔）288

三、主要生产工艺及影响因素288

四、制绒设备289

五、制绒不良情况290

第五节 扩散制结292

一、扩散原理292

二、扩散工艺293

三、扩散制结技术要点295

四、扩散故障及解决方案296

五、扩散炉的使用、安全与维护297

第六节 去磷硅玻璃（PSG）299

一、去PSG原理299

二、去PSG工艺299

三、去PSG材料与设备300

第七节 修周边300

一、干法刻蚀300

二、湿法刻蚀301

第八节 镀减反射膜302

一、减反射原理及减反射膜材料303

二、镀减反射膜工艺304

三、PECVD常见问题及处理办法307

四、设备维护308

第九节 刻槽埋栅电极（BCSC）308

一、刻槽埋栅电极结构及工艺流程309

二、刻槽埋栅电极主要制造工艺309

第十节 印刷制备背电极背场316

一、丝网印刷原理316

二、丝网印刷主要技术316

三、丝网印刷工艺319

四、丝网印刷常见问题及解决方法322

第十一节 烧结323

一、烧结原理323

二、烧结工艺324

三、烧结常见问题及解决方法325

四、烧结炉327

第十二节 检测分级330

一、太阳电池片的规格330

二、太阳电池片的电气性能分级330

三、电池片表面质量检查项目及标准333

第十三节 组装336

一、组装流程336

二、组装存在的问题338

第十四节 光致衰减339

一、光致衰减机理339

二、光致衰减试验340

三、光致衰减解决方案341

第十五节 制硅废水处理343

一、制硅废水的产生343

二、废水处理方法343

三、废水处理工艺343

第三篇 高效晶硅太阳电池测试345

第八章 测试分析技术345

第一节 物理测试分析技术345

一、电子显微镜345

二、金相显微镜346

第二节 化学腐蚀测试分析技术353

一、电化学腐蚀条件353

二、电化学腐蚀反应353

三、影响电化学腐蚀速度的因素354

四、腐蚀在半导体技术中的应用355

第三节 光电测试分析技术356

一、红外光谱356

二、X射线358

第九章 硅晶体结构测试366

第一节 单晶晶向测定366

一、X射线衍射定向方法366

二、光图定向方法368

三、两种测向方法比较369

第二节 硅晶体缺陷的测试370

一、测试原理370

二、测试干扰因素370

三、试剂和材料370

四、设备和仪器371

五、试样制备371

六、检测程序372

第十章 硅晶体杂质测试377

第一节 氧浓度测试377

一、硅中氧原子状况377

二、测试原理378

三、测试程序381

四、测试干扰因素383

第二节 碳浓度测试384

一、硅中碳原子状况384

二、测试原理384

三、测试程序385

四、测试干扰因素386

第三节 基硼含量测试387

一、硅中硼原子状况387

二、测试原理387

三、测试程序390

四、测试干扰因素394

五、安全操作394

第四节 基磷含量测试394

一、硅中磷原子状况394

二、测试原理395

三、测试程序395

第十一章 电学性能测试397

第一节 导电类型测试397

一、测试方法、特征及测试范围397

二、测试干扰因素398

三、测试材料399

四、测试装置399

五、测试程序401

六、DT307-STY-3导电测试仪402

第二节 硅单晶电阻率测试403

一、直流四探针法403

二、直流二探针法412

第三节 少子寿命测试418

一、直流光电导衰减法418

二、高频光电导衰减法425

第四节 组件测试429

一、电气参数测试429

二、质量性能测试430

第五节 认证432

一、认证特点432

二、认证标签所对应的认证机构433

第四篇 发电436

第十二章 清洁智能微电网436

第一节 清洁智能微电网总体设计438

一、项目地址438

二、清洁智能微电网功能438

三、总体设计目标439

四、设计要求439

五、效益439

六、总体设计参数440

七、设计思想440

第二节 光伏电站441

一、太阳电池阵列441

二、逆变器及升压系统443

第三节 风力电站444

一、风力电站基本知识444

二、测风技术447

三、风能资源评估资料及风能判据449

四、风力发电机选型451

五、风力发电机选址451

六、风力发电量计算及风机装机量453

第四节 抽水蓄能电站454

一、抽水蓄能电站方案454

二、上、下水库455

三、水轮机456

四、水轮发电机457

五、水泵458

六、水泵用电动机462

第五节 智能控制系统463

一、光电、风电整合464

二、水轮发电机组发电464

三、平衡系统464

第六节 超导储能简介465

一、超导储能优越性465

二、超导储能的运用466

第十三章 分布式民用住宅电站467

第一节 国外分布式民用住宅电站467

一、英国467

二、澳大利亚467

三、日本468

第二节 国内分布式民用住宅电站468

一、上海468

二、山东468

三、杭州469

四、国家政策469

第三节 智能电表简介470

一、智能电表主要功能470

二、国外智能电表471

三、我国智能电表471

附录472

附录A有关硅标准472

附录B常用物理常数表473

附录C国际单位制（SI）474

附录D元素周期表插页476

参考文献476