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| 內容簡介： |
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本书系华北电力大学可再生能源学院光伏科学与工程专业的专业课教材。全书系统地介绍了太阳辐射的定量描述、细致平衡原理与太阳电池所涉及的基本概念、物理模型、伏安特性及一些典型太阳电池设计的基本理念。全书共7章，包括太阳能与太阳电池、细致平衡原理与太阳电池J-V关系、载流子的统计分布与电流、非平衡载流子的产生与复合、pn结及其伏安特性、太阳电池的伏安特性和半导体结。全书内容深入浅出、概念清晰、图文并茂、物理图像鲜明，非常适合作为光伏专业、能源专业或其他相关专业的本科生和研究生的专业教材。本书也可以作为光伏领域科学工作者和工程技术人员的参考资料，帮助其在太阳电池领域打下坚实的物理基础，为研发各种类型的太阳电池提供指导和帮助。
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| 目錄：
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前言
第章太阳能与太阳电池1
1.1太阳辐射1
1.1.1几个重要名词1
1.1.2太阳表面辐照度的计算3
1.1.3地球大气层外太阳辐照度的计算4
1.1.4不同特征温度下黑体辐射的光子通量5
1.1.5影响地球表面太阳辐射的各种因素6
1.2世界太阳能资源分布7
1.3我国太阳能资源分布8
1.4太阳能的利用方式10
1.5太阳电池基本工作原理10
1.6太阳电池发展历程12
1.7 太阳电池芯片、组件和系统15
1.8小结16
习题17
参考文献17
第章细致平衡原理与太阳电池J-V关系19
2.1细致平衡原理19
2.1.1几个重要概念19
2.1.2细致平衡原理的基本假设20
2.1.3细致平衡原理的证明21
2.2太阳电池的光电流与暗电流22
2.3太阳电池的J-V关系23
2.4小结25
习题25
参考文献25
第章载流子的统计分布与电流27
3.1半导体材料的分类27
3.2半导体材料的晶格结构28
3.2.1金刚石型结构29
3.2.2闪锌矿型结构29
3.2.3纤锌矿型结构30
3.2.4岩盐结构30
目录太阳电池物理基础3.3半导体中电子的状态和能带30
3.3.1薛定谔方程与布洛赫波31
3.3.2直接带隙和间接带隙32
3.4热平衡状态载流子的统计分布与电流34
3.4.1状态密度34
3.4.2费米-狄拉克分布36
3.4.3麦克斯韦-玻尔兹曼分布37
3.4.4导带中电子浓度与价带中空穴浓度38
3.4.5热平衡状态的电流38
3.5半导体的载流子浓度39
3.5.1本征半导体的载流子浓度39
3.5.2n型半导体的载流子浓度40
3.5.3p型半导体费米能级42
3.5.4补偿半导体43
3.5.5简并半导体与非简并半导体43
3.5.6缺陷44
3.5.7半导体的电导率和迁移率44
3.6准热平衡状态载流子的统计分布与电流45
3.6.1准热平衡状态的载流子浓度45
3.6.2准热平衡状态载流子的统计分布46
3.6.3准热平衡状态载流子的电流47
3.7漂移电流与扩散电流48
3.7.1电子亲和势48
3.7.2功函数49
3.7.3扩散和漂移50
3.8小结50
习题51
参考文献52
第章非平衡载流子的产生与复合53
4.1非平衡载流子产生与复合的分类53
4.1.1非平衡载流子产生的分类53
4.1.2非平衡载流子复合的分类54
4.1.3产生率与复合率55
4.1.4非平衡载流子的寿命56
4.2非平衡载流子的产生56
4.2.1非平衡载流子产生的微观物理图像56
4.2.2非平衡载流子产生的宏观表现58
4.3非平衡载流子的复合61
4.3.1辐射复合61
4.3.2俄歇复合66
4.3.3陷阱复合67
4.3.4表面复合和晶界复合70
4.4载流子的输运方程71
4.4.1连续性方程71
4.4.2泊松方程72
4.4.3一维稳态半导体的连续性方程72
4.5小结74
习题75
参考文献76
第章pn结及其伏安特性77
5.1pn结的形成77
5.1.1pn结形成的物理过程77
5.1.2pn结接触电势差与势垒高度79
5.1.3空间电荷区电场、电势的分布及耗尽宽度的计算79
5.1.4空间电荷区实际载流子的分布82
5.2pn结电流电压特性83
5.2.1pn结的单向导电性83
5.2.2理想pn结的电流电压特性86
5.3pn结的制备方法89
5.3.1扩散法89
5.3.2合金法89
5.3.3薄膜外延法89
5.3.4离子注入法90
5.4小结90
习题91
参考文献91
第章太阳电池的伏安特性92
6.1太阳电池的工作原理92
6.1.1从载流子输运的角度分析光电流Jph与暗电流Jdark93
6.1.2光照条件下pn结能带的变化94
6.2光生载流子的浓度和电流94
6.2.1电中性区的载流子浓度和电流95
6.2.2空间电荷区的载流子浓度和电流96
6.2.3净电流97
6.3太阳电池的伏安特性97
6.3.1电中性区的电流表达式97
6.3.2空间电荷区的电流表达式98
6.3.3净电流表达式99
6.3.4暗电流表达式99
6.3.5短路电流与伏安特性方程100
6.4太阳电池的伏安特性曲线101
6.4.1理想太阳电池的等效电路图与伏安特性曲线101
6.4.2描述太阳电池的几个重要参数102
6.4.3实际太阳电池的等效电路图与伏安特性曲线103
6.5太阳电池的伏安特性测试与外量子效率测试105
6.5.1太阳电池伏安特性测试105
6.5.2太阳电池外量子效率测试108
6.6小结110
习题110
参考文献111
第章半导体结113
7.1载流子分离的内部驱动力113
7.2金属－半导体接触113
7.2.1欧姆接触113
7.2.2肖特基接触116
7.3pin结118
7.4同质结与异质结120
7.4.1同质结120
7.4.2异质结120
7.5体异质结122
7.5.1有机太阳电池122
7.5.2染料敏化太阳电池124
7.6表面态与界面态126
7.6.1表面态126
7.6.2界面态127
7.7小结128
习题128
参考文献128
附录130
附录A常用物理常数表130
附录B常见太阳电池材料物理参数表130
附录C标准AM1.5太阳光谱辐照度131
附录D参考符号表135
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