太陽能光伏理化基礎（第二版）

基本信息

太陽能光伏理化基礎（第二版）

作者：黃建華、向鈉、齊鍇亮 主編

出版日期：2017年9月

書號：978-7-122-30794-1

開本：16K　787×1092　1/16

裝幀：平

版次：2版1次

頁數：176頁

內容簡介

《太陽能光伏理化基礎》在第一版的基礎上進行修訂，根據光伏產業發展的實際需求和教學實踐，最佳化已有的知識點，添加了光資源、光伏電池的化學反應等內容，並在章節編排上進行了調整。

《太陽能光伏理化基礎》從光資源介紹與分析入手，系統闡述了原子及分子結構、價鍵理論、晶體及材料缺陷、PN結特性、光伏電池的化學反應以及其他新型光伏電池的理論知識。

《太陽能光伏理化基礎》可作為高等院校及職業院校光伏發電技術及套用等相關專業學生的教材，同時可作為光伏生產企業對員工的崗位培訓教材，也可以作為相關專業的工程技術人員參考書。

目錄信息

第1章光資源1

1.1光與光譜1

1.1.1光的本質1

1.1.2光波1

1.1.3光譜2

1.2太陽光譜能量分布3

1.2.1大氣層外的太陽光譜4

1.2.2到達地面的太陽輻射4

1.3太陽輻射4

1.3.1太陽基本知識4

1.3.2太陽輻射基本概念5

1.3.3地面太陽輻射6

1.4全國光資源分布情況8

本章小結9

思考題9

第2章原子結構10

2.1氫原子光譜與玻爾理論10

2.1.1氫原子光譜10

2.1.2玻爾理論12

2.2微觀粒子運動的規律14

2.2.1波粒二象性14

2.2.2測不準原理15

2.2.3波函式與原子軌道16

2.2.4四個量子數17

2.3原子核外電子排布19

2.3.1禁止效應19

2.3.2穿透效應20

2.3.3能級交錯及近似能級圖20

2.3.4核外電子排布23

本章小結24

思考題24

第3章化學鍵與分子結構25

3.1離子鍵25

3.1.1離子鍵的形成25

3.1.2離子鍵的形成條件26

3.1.3離子鍵的特點26

3.1.4離子晶體27

3.1.5離子晶體的結構27

3.2共價鍵30

3.2.1價鍵理論30

3.2.2共價鍵的類型31

3.2.3雜化軌道理論32

3.2.4分子晶體和原子晶體35

3.3金屬鍵36

3.3.1金屬鍵的改性共價理論37

3.3.2金屬鍵的能帶理論37

3.3.3金屬鍵的本質38

3.3.4金屬晶體38

本章小結40

思考題40

第4章晶體的基本知識41

4.1晶體與非晶體41

4.2晶體的特性42

4.2.1晶體的自限性42

4.2.2晶體的對稱性43

4.2.3晶體固定的熔點44

4.2.4晶體的均勻性44

4.2.5晶體的各向異性45

4.2.6晶體的解理性45

4.2.7最小內能和穩定性46

4.2.8X射線衍射特性46

4.3常見晶體的類型46

4.3.1晶體的分類46

4.3.2常見半導體材料47

4.3.3半導體的摻雜47

4.4空間點陣和晶胞48

4.4.1晶體的微觀描述48

4.4.2晶格的周期性50

4.4.3晶列晶向晶面51

4.4.4晶體結構的分類54

4.4.5常見的晶體結構57

4.4.6晶體中原子排列的配位數和緻密度62

本章小結63

思考題63

第5章晶體缺陷64

5.1概述64

5.2晶體缺陷65

5.2.1點缺陷66

5.2.2線缺陷68

5.2.3面缺陷74

5.2.4體缺陷76

5.3晶矽中的缺陷及其影響77

5.3.1氧雜質及其影響77

5.3.2碳雜質及其影響79

5.3.3氫雜質及其影響79

5.3.4金屬雜質及其影響80

5.3.5位錯及其影響81

5.3.6晶界及其影響81

本章小結82

思考題82

第6章半導體材料性能84

6.1半導體的特性84

6.1.1正格子和倒格子84

6.1.2波函式85

6.1.3半導體中的電子狀態和能帶86

6.1.4半導體中的雜質和缺陷能級91

6.2熱平衡載流子94

6.2.1狀態密度94

6.2.2統計規律95

6.2.3費米分布函式和費米能級95

6.2.4導帶中的電子濃度和價帶中的空穴濃度97

6.2.5非簡併半導體98

6.2.6本徵載流子濃度99

6.2.7雜質半導體的載流子濃度100

6.2.8簡併半導體103

6.3非平衡載流子104

6.3.1準費米能級104

6.3.2半導體的光吸收105

6.3.3非平衡載流子的壽命109

6.3.4複合過程110

6.4載流子的輸運113

6.4.1漂移運動114

6.4.2遷移率115

6.4.3擴散運動115

6.4.4電流密度方程，愛因斯坦關係式117

6.4.5泊松方程118

6.4.6連續性方程119

6.5PN結及其特性圖120

6.5.1空間電荷區與接觸電勢差120

6.5.2PN結的電場強度122

6.5.3PN結的電勢分布123

6.5.4空間電荷區寬度123

6.5.5PN結內電荷流動的定性描述124

6.5.6理想的電流-電壓關係124

6.5.7電流電壓關係的非理想因素127

6.6PIN結128

6.7金屬-半導體接觸129

6.7.1金屬-半導體接觸130

6.7.2歐姆接觸131

6.8半導體-半導體異質結132

本章小結134

思考題134

第7章光伏電池性能135

7.1光伏發電原理135

7.1.1光伏行為來源135

7.1.2光生伏特效應137

7.1.3光伏電池的I-V特性138

7.2光伏電池性能表征139

7.3光伏電池的效率140

7.4光伏電池效率分析142

7.4.1禁頻寬度的影響142

7.4.2溫度的影響142

7.4.3壽命和擴散長度的影響143

7.4.4寄生電阻的影響143

7.5晶矽光伏產業鏈概述145

7.5.1矽材料的冶煉145

7.5.2高純度多晶矽的提純146

7.5.3直拉單晶矽棒146

7.5.4鑄造多晶矽錠147

7.5.5矽片加工148

7.5.6晶矽電池及組件製備148

7.5.7光伏發電系統149

本章小結150

思考題150

第8章光伏電池的化學反應151

8.1酸反應151

8.1.1矽錠（棒）材料清洗過程中的酸腐蝕反應151

8.1.2矽片清洗過程的酸反應151

8.1.3光伏電池製備工藝中的酸反應152

8.2鹼反應153

8.2.1矽錠（棒）材料清洗過程中的鹼腐蝕反應153

8.2.2矽片清洗過程的鹼反應153

8.2.3光伏電池製備工藝中的鹼反應153

8.3其他化學反應153

8.3.1多晶矽原料製備中的化學反應153

8.3.2晶矽電池擴散工序中的化學反應155

8.3.3晶矽電池PECVD工序中的化學反應156

本章小結156

思考題156

第9章其他新型太陽電池的理論知識157

9.1GaAs電池157

9.1.1GaAs的晶體結構157

9.1.2GaAs的能帶結構158

9.1.3GaAs的遷移率和飽和漂移速度159

9.1.4GaAs晶體的缺陷和位錯159

9.1.5GaAs晶體的雜質160

9.1.6砷化鎵太陽電池的結構和製備方法161

9.2CdTe電池162

9.2.1CdTe材料的基本性質162

9.2.2CdTe太陽電池的結構和工作原理163

9.2.3CdTe太陽電池製備工藝165

9.3CIGS電池166

9.3.1CIGS材料的基本性質166

9.3.2CIGS太陽電池的結構和工作原理167

9.3.3CIGS太陽電池製備工藝168

9.4有機太陽電池169

9.4.1有機高分子太陽電池169

9.4.2染料敏化太陽電池171

9.4.3鈣鈦礦太陽電池173

本章小結175

思考題175

參考文獻176