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第1章 前言1

1.1光伏的历史发展3

第2章 太阳辐射——光伏能源7

2.1辐射源太阳与辐射接收者地球7

2.2太阳——黑体辐射9

2.3地球日照辐射的功率与光谱分布11

第3章 用于光伏能量转换的半导体材料17

3.1固体吸收电磁辐射17

3.2光伏极限转换效率19

3.3辐射吸收导致载流子生成22

3.4太阳电池的半导体技术基础25

3.5匀质半导体材料中的剩余载流子特征27

3.6分离激发剩余载流子的方法31

3.7反射损失34

第4章 太阳电池的晶态半导体材料基础36

4.1太阳电池中的半导体二极管36

4.2晶体太阳电池的基本模型38

4.2.1电子电流40

4.2.2空穴电流41

4.2.3总电流42

4.2.4光谱灵敏度44

4.3标准光谱照射45

4.4太阳电池的技术参数46

4.5晶体太阳电池的等效电路图48

4.6硅二极管太阳电池的极限转换效率49

第5章 单晶硅太阳电池52

5.1关于光谱灵敏度的讨论52

5.2发电特性的温度特性62

5.3改进型单晶硅太阳电池的参数64

5.4晶体培育65

5.5制备66

5.6高功率太阳电池69

5.7航天应用中的太阳电池特性退化现象（即辐射损伤）72

第6章 多晶硅太阳电池76

6.1 SGS太阳能级硅生产原料的制备76

6.2新型硅精炼工艺80

6.3多晶硅模块铸造法83

6.4多晶硅中的晶界模型86

6.4.1光谱剩余载流子密度的计算88

6.4.2单一微晶体中光电流密度的二维边界值问题90

6.5光谱灵敏度与光电流密度的计算93

6.6制备96

第7章 化合物半导体太阳电池100

7.1太阳电池材料硅和砷化镓的对比100

7.2具有AlGaAs窗口层的GaAs太阳电池101

7.3 AlGaAs/GaAs太阳电池的模型计算102

7.4晶体培育107

7.5 GaAs太阳电池的液相外延生长109

7.6制备GaAs太阳电池的LPE工艺流程110

7.7用于制备薄膜结构的Ⅲ/Ⅴ族半导体气相外延技术111

7.8 Ⅲ/Ⅴ族半导体材料的叠层结构太阳电池112

7.9 Ⅲ/Ⅴ族化合物半导体太阳电池的聚光技术115

第8章 非晶硅薄膜太阳电池119

8.1非晶硅特性119

8.2非晶硅的掺杂122

8.3 a-Si ： H太阳电池的物理模型125

8.3.1暗电流126

8.3.2光电流128

8.4制备133

8.5如何减小光退化效应137

8.6 a-Si ： H太阳电池的生产制备137

第9章 其他类型太阳电池140

9.1晶体硅双面光敏MIS太阳电池140

9.2铜铟双硒太阳电池140

9.3 a-Si ： H/c-Si太阳电池142

9.4球型太阳电池143

9.5有机半导体太阳电池145

9.5.1有机分子半导体145

9.5.2有机材料太阳电池147

9.5.3染料太阳电池149

9.6第三代太阳电池150

第10章 展望153

附录A计算与表格155

A.1计算极限转换率的积分解法155

A.2扩散方程的求解156

A.3标准光谱AM1.5159

A.4 T=300 K下的硅材料吸收系数160

附录B：习题161

习题2.1欧洲不同地点的AM值161

习题2.2估算太阳常数E0162

习题2.3估算柏林地区的AM（1.5）值164

习题2.4太阳日常轨道以及柏林地区所处黄道面上接受的太阳辐射强度和太阳能量的日均及年均量165

习题3.1丹伯太阳电池169

习题3.2载流子扩散微分方程的二维数值解172

习题3.3在阳光照射条件下，尺寸为B×H的P型硅片内的电子分布Δn（x，y）偏微分方程的解析解176

习题5.1硅太阳电池分析177

习题5.01发电特性曲线测量178

习题5.02光谱灵敏度测量180

习题5.03测量太阳电池的空间电荷区电容182

习题5.04利用两种不同照射强度E1和E2下测得的短路电流Iph（E）和开路电压UL （E）确定二极管反向饱和电流I0185

习题5.05根据先前确定的反向饱和电流I0曲线上开路点UL=U（I=0）的斜率计算寄生串联电阻Rs186

习题5.06根据先前确定的Rs，通过反向饱和电流I0曲线上短路点IK=I（U=0）的斜率计算寄生并联电阻Rp187

习题5.07计算基底和发射极内的载流子扩散系数188

习题5.08基底内少数载流子的扩散长度188

习题5.09计算较高掺杂区中的扩散长度189

习题5.10外量子效率Qext（λ）的测量与模拟190

习题5.11使用半导体参数模拟发电特性曲线I（U）192

习题7.1六层太阳电池的极限转换率197

附录C实践练习200

C1柏林工业大学的硅太阳电池简易工艺200

C2利用简易材料制作染料太阳电池203

参考文献205

索引210