太阳能电池原理与设计

本书主要面向普通高等院校新能源材料方向的本科生、研究生以及从事太阳能研究的初学者和技术人员。本书共分为11章，包括绪论、太阳辐射与太阳能、半导体与PN结、太阳能电池基础、太阳能电池设计、太阳能电池光电转换效率极限与叠层电池、太阳能电池组件化与封装技术、太阳能电池测试表征技术、晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池和新型太阳能电池。 本书内容交叉融合物理、材料及电子等多学科的知识，在章节设计上兼顾基础、应用和前沿技术。本书从太阳能电池基本原理出发，注重培养学生在太阳能电池设计上的实践能力，也引入了大量光伏技术的新进展介绍。本书在各章后设置了课后思考题，加强学生对基础知识的掌握，并针对太阳能电池设计的具体问题提供了设计案例。本书还提供了模拟仿真实验和视频资料等线上教学资源，帮助学生掌握相关知识。

高等院校教师

前言 第1章绪论1 11太阳能电池的发展历史1 12太阳能电池的发展现状4 13太阳能电池存在的问题及发展方向8 思考题16 参考文献16 第2章太阳辐射与太阳能17 21光的基本性质17 22光源的光谱特性18 23大气吸收与太阳光谱20 24太阳运动与辐射角度22 25太阳能的时间与空间分布23 思考题26 参考文献26 第3章半导体与PN结27 31半导体材料27 32半导体的禁带宽度28 33半导体的光吸收32 34半导体的掺杂34 35载流子传输40 36载流子复合42 37半导体PN结46 思考题52 参考文献52 第4章太阳能电池基础53 41太阳能电池工作原理53 42太阳能电池JV曲线56 43串并联电阻与等效电路61 44载流子的传输与复合66 45辐照度对太阳能电池性能的影响70 46温度对太阳能电池性能的影响74 思考题79 参考文献80 第5章太阳能电池设计81 51太阳能电池的光学损失与光学设计81 52太阳能电池的电学损失与电学设计87 53太阳能电池的复合损失与结构设计91 54太阳能电池模拟仿真94 思考题97 参考文献97 第6章太阳能电池光电转换效率 极限与叠层电池99 61光电转换效率的热力学极限99 62ShockleyQueisser效率极限100 63叠层太阳能电池设计103 64ⅢⅤ族叠层太阳能电池106 65钙钛矿/硅叠层太阳能电池109 66钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池114 思考题119 参考文献120 第7章太阳能电池组件化与封装 技术123 71晶体硅太阳能电池组件123 72薄膜太阳能电池组件结构与制备 技术126 73局部遮挡与热斑效应128 74封装与可靠性测试130 75太阳能电池组件的可靠性136 思考题142 参考文献142 第8章太阳能电池测试表征技术143 81IV曲线测试143 82量子效率测试149 83瞬态光电测试152 84载流子寿命与迁移率测试159 85电致发光成像技术164 思考题170 参考文献170 第9章晶体硅太阳能电池175 91硅的冶炼与提纯175 92晶体硅与硅片的制备178 93晶体硅太阳能电池的制备流程182 94晶体硅太阳能电池的技术演进187 思考题193 参考文献193 第10章薄膜太阳能电池194 101薄膜太阳能电池材料与分类194 102非晶硅薄膜太阳能电池197 103铜铟镓硒薄膜太阳能电池202 104碲化镉薄膜太阳能电池206 思考题210 参考文献210 第11章新型太阳能电池212 111染料敏化太阳能电池212 112有机太阳能电池216 113量子点太阳能电池221 114钙钛矿太阳能电池226 115非铅钙钛矿太阳能电池234 思考题240 参考文献240