太阳电池器件物理

序言

致谢

符号表

缩略语表

1 引言

1.1 光伏能量转换

1.2 太阳电池和太阳能转换

1.3 太阳电池的应用

参考文献

2 材料性质与光伏器件物理基础

2.1 引言

2.2 材料性质

2.2.1 固体的结构

2.2.2 固体的声子谱

2.2.3 固体的电子能级

2.2.4 固体的光学现象

2.2.5 载流子的复合与捕获

2.2.6 光生载流子的产生

2.3 输运

2.3.1 体相中的输运过程

2.3.2 界面间的输运过程

2.3.3 连续方程

2.3.4 静电场

2.4 数学表达式

2.5 光伏作用的起源

参考文献

3 结构、材料与尺度

3.1 引言

3.2 光伏作用的基本结构

3.2.1 能级图概述

3.2.2 源于内建静电场的光伏作用

3.2.3 源于扩散的光伏作用

3.2.4 源于有效场的光伏作用

3.2.5 实际结构概要

3.3 关键材料

3.3.1 吸光材料

3.3.2 接触材料

3.4 材料与结构的尺度效应

3.4.1 吸收与收集中的尺度作用

3.4.2 利用纳米尺度捕获损失的能量

3.4.3 光捕获中的尺度作用

参考文献

4 同质结太阳电池

4.1 引言

4.2 同质结太阳电池概述

4.2.1 输运

4.2.2 同质结势垒区

4.3 同质结器件物理分析：数值分析方法

4.3.1 基本的p-n同质结

4.3.2 增加前HT-EBL层

4.3.3 增加前HT-EBL层与后ET-HBL层

4.3.4 增加前高低结

4.3.5 具有前HT-EBL层与后ET-HBL层的p-i-n电池

4.3.6 使用弱吸光材料的p-i-n电池

4.4 同质结器件物理分析：解析分析方法

4.4.1 基本的p-n同质结

4.5 一些同质结结构器件

参考文献

5 半导体-半导体异质结太阳电池

5.1 引言

5.2 异质结太阳电池器件物理概述

5.2.1 输运

5.2.2 异质结势垒区

5.3 异质结器件物理分析：数值分析方法

5.3.1 光激发产生自由电子与空穴

5.3.2 光激发产生激子

5.4 异质结器件物理分析：解析分析方法

5.4.1 光激发产生自由电子与空穴

5.4.2 光激发产生激子

5.5 一些异质结结构器件

参考文献

6 表面势垒太阳电池

6.1 引言

6.2 表面势垒太阳电池器件物理概述

6.2.1 输运

6.2.2 表面势垒区

6.3 表面势垒器件物理分析：数值分析方法

6.4 表面势垒器件物理分析：解析分析方法

6.5 一些表面势垒结构器件

参考文献

7 染料敏化太阳电池

7.1 引言

7.2 染料敏化太阳电池概述

7.2.1 输运

7.2.2 染料敏化太阳电池势垒区

7.3 染料敏化太阳电池器件物理分析：数值方法

7.4 一些染料敏化太阳电池结构器件

参考文献

附录A：吸收系数

附录B：辐射复合

附录C：肖克莱一里德一霍尔(隙间态辅助)复合

附录D：导带与价带输运

附录E：准中性区假设与寿命半导体

附录F：确定同质结空间电荷中性区的p(x)与n(x)

附录G：确定异质结p型底部材料的空间电荷中性区的n(x)

索引

纳米材料和纳米结构的变革为太阳能电池的发展提供了可能性。《太阳电池器件物理(原著第2版)》介绍了纳米结构和纳米材料，如量子点，这些研究可以促使太阳能更富效率和成本低廉。首先介绍了太阳能电池器件的基础，然后讲述了光伏能源转换的基础、太阳能电池材料与结构，同质结太阳能电池、半导体与半导体异质结电池以及表面屏蔽太阳能电池。此外，作者把理论中的方程式放到了附录中，以提高书的易读性。更进一步，作者利用AMPS计算机代码进行模拟验证了太阳能电池器件的物理原理。 Stephen Fonash的这本《太阳电池器件物理(原著第2版)》利用数值分析与解析分析方法对同质结太阳电池、半导体-半导体异质结太阳电池、表面势垒太阳电池以及染料敏化太阳电池进行了深入研究，定量描述了器件中电荷产生、分离与复合过程，及其对器件性能的影响。 《太阳电池器件物理(原著第2版)》首先介绍了太阳电池进行能量转换的4个基本步骤，阐述了太阳电池进行能量转换的基础——材料性质和器件物理。然后讨论了太阳电池的器件结构。其次分别对同质结太阳电池等4种太阳电池进行了全面的分析和论述。最后部分给出了太阳电池设计所需要的各种参考数据等。