纳米太阳电池技术 彭英才,于威　著 化学工业出版社【正版】 下载 pdf 百度网盘 epub 免费 2025 电子书 mobi 在线

随着石油资源面临的枯竭，我国光伏太阳能产业呈现加速发展态势，而充分利用太阳能的主要途径就是制作具有高转换效率的太阳电池。由于各种纳米结构材料具有许多优异的光电特性，使其在未来的高能量转换光伏器件中具有潜在的应用。本书作者结合自己的研究工作，对上述内容进行了重点介绍。主要内容如下：简要回顾了太阳电池的发展历程，并展望了其未来的发展前景；分别介绍了纳米结构光伏材料的制备方法和纳米结构太阳电池的物理基础；同时重点介绍了各种纳米结构太阳电池的光伏性能，如Si基薄膜太阳电池，多结叠层太阳电池，纳米结构染料敏化太阳电池，量子结构太阳电池和聚合物太阳电池，并对其近年取得的研究进展进行了论述。

本书可供从事广大纳米半导体技术，纳米光电子技术和光伏器件制作的科技工作者和技术人员参考，同时可供高等学校相关专业教师，研究生和本科生阅读和参考。

章 绪论

1．1 太阳电池的发展历程

1．1．1 叠层太阳电池

1．1．2 晶体Si太阳电池

1．1．3 薄膜太阳电池

1．1．4 染料敏化太阳电池

1．1．5 聚合物太阳电池

1．2 太阳电池的未来展望

1．2．1 多结叠层太阳电池

1．2．2 纳米结构太阳电池

1．2．3 光电化学太阳电池

参考文献

第2章 纳米结构光伏材料的制备方法

2．1 量子点与纳米晶粒的制备方法

2．1．1 量子点的物理自组织生长

2．1．2 纳米晶粒的化学自组装合成

2．1．3 Si纳米晶粒薄膜的制备方法

2．2 纳米线与纳米管的制备方法

2．2．1 Si纳米线的生长

2．2．2 ZnO纳米线的生长

2．2．3 TiO2与Si纳米管的生长

2．2．4 单壁与多壁碳纳米管的生长

2．3 异质结与量子阱的制备方法

2．3．1 晶格匹配量子阱结构的生长

2．3．2 晶格失配量子阱结构的生长

参考文献

第3章 纳米结构太阳电池的物理基础

3．1 半导体的光吸收特性

3．2 半导体的光生伏特效应

3．2．1 p-n结的光生伏特效应

3．2．2 肖特基势垒的光生伏特效应

3．3 p-n结太阳电池的I-V特性

3．3．1 无光照时的I-V特性

3．3．2 有光照时的I-V特性

3．4 p-n结太阳电池的光伏参数

3．4．1 短路电流密度

3．4．2 开路电压

3．4．3 填充因子

3．4．4 功率转换效率

3．4．5 光子收集效率

3．4．6 Shockley-Queisser极限效率

3．5 p-n结太阳电池的能量损耗机制

3．6 纳米结构材料的物理性质

3．6．1 纳米结构材料的电子状态

3．6．2 纳米结构材料的若干物理效应

3．7 纳米结构太阳电池中的光生载流子输运

3．7．1 光生载流子的分离

3．7．2 光生载流子的收集

3．8 几种主要纳米结构光伏材料的物理性质

3．8．1 Si纳米结构

3．8．2 TiO2纳米结构

3．8．3 ZnO纳米结构

3．8．4 PbSe、PbS和PbTe纳米结构

3．8．5 CdTe、CdSe和CdS纳米结构

3．8．6 InAs、InGaAs和GaInP纳米结构

参考文献

第4章 硅基薄膜太阳电池

4．1 Si基薄膜材料的结构特征和光电性质

4．1．1 Si基薄膜材料的结构特点

4．1．2 Si基薄膜材料的光电特性

4．2 Si基薄膜太阳电池的器件结构

4．3 pc-Si薄膜太阳电池

4．3．1 pc-Si薄膜太阳电池

4．3．2 提高pc-Si薄膜太阳电池效率的技术途径

4．4 a-Si：H与μc-Si：H薄膜太阳电池

4．4．1 a-Si：H薄膜太阳电池的光致衰退现象

4．4．2 a-Si:H与μc-Si:H薄膜太阳电池

4．4．3 改善Si基薄膜太阳电池光伏性能的技术措施

4．5 nc-Si：H薄膜太阳电池

4．5．1 nc-Si:H薄膜太阳电池的光伏性能

4．5．2 高效率nc-Si：H薄膜太阳电池的设计与制作

参考文献

第5章 多结叠层太阳电池

5．1 多结叠层太阳电池的物理基础

5．1．1 叠层太阳电池的工作原理

5．1．2 叠层太阳电池的等效电路

5．2 叠层太阳电池的制作方法

5．2．1 隧道结串接法

5．2．2 机械堆叠法

5．3 a-Si：H基叠层太阳电池

5．3．1 a-Si：H/pc-Si叠层太阳电池

5．3．2 a-Si：H/μc-Si：H叠层太阳电池

5．4 Ⅲ-Ⅴ族化合物叠层太阳电池

5．4．1 Ⅲ-Ⅴ族系太阳电池的特点

5．4．2 Ⅲ-Ⅴ族双结太阳电池

5．4．3 Ⅲ-Ⅴ族三结太阳电池

5．4．4 三结以上的Ⅲ-Ⅴ族多结太阳电池

5．5 中间带太阳电池

5．5．1 中间带太阳电池的工作原理

5．5．2 中间带太阳电池的研究进展

参考文献104

第6章 纳米结构染料敏化太阳电池

6．1 NDSSC的结构组成

6．1．1 纳米结构的光阳极

6．1．2 电解质体系

6．1．3 染料敏化剂

6．1．4 对电极

6．2 NDSSC的工作原理与载流子输运动力学

6．2．1 NDSSC的工作原理

6．2．2 NDSSC中的载流子输运动力学

6．3 以TiO2纳米结构作为光阳极的NDSSC

6．3．1 TiO2纳米晶粒薄膜NDSSC1

6．3．2 TiO2准一维纳米结构NDSSC

6．3．3 TiO2纳米复合物膜层NDSSC

6．3．4 TiO2核壳纳米结构NDSSC

6．3．5 TiO2量子点敏化纳米结构NDSSC

6．3．6 串联组合电池结构NDSSC

6．4 以ZnO纳米结构作为光阳极的NDSSC

6．4．1 ZnO纳米晶粒薄膜NDSSC

6．4．2 ZnO纳米线NDSSC

6．5 改善NDSSC光伏特性的技术对策

参考文献

第7章 量子结构太阳电池

7．1 量子阱太阳电池

7．1．1 量子阱结构中的光吸收

7．1．2 量子阱太阳电池的结构组态与光电流密度

7．1．3 量子阱太阳电池的光伏性能与研究进展

7．2 一维纳米结构太阳电池

7．2．1 Si纳米线太阳电池

7．2．2 碳纳米管太阳电池

7．3 探索量子点太阳电池的物理构想

7．4 不同结构组态的量子点太阳电池

7．4．1 p-i-n结构量子点太阳电池

7．4．2 量子点敏化太阳电池

7．4．3 基于多激子产生效应的量子点太阳电池

7．5 发展量子点太阳电池的技术对策

7．5．1 量子点材料的选择

7．5．2 有序量子点的形成

7．5．3 器件结构组态的设计

7．5．4 量子点界面性质的调整

参考文献

第8章 聚合物太阳电池

8．1 聚合物太阳电池的发展历史

8．2 聚合物太阳电池的工作原理

8．2．1 单层聚合物太阳电池

8．2．2 多层级联聚合物太阳电池

8．3 聚合物太阳电池的结构组成

8．3．1 单层结构

8．3．2 双层结构

8．3．3 多层结构

8．3．4 混合异质结构

8．3．5 叠层电池结构

8．4 聚合物有机太阳电池光伏材料

8．4．1 聚合物电极材料

8．4．2 电子和空穴传输层材料

8．4．3 活性层材料

8．4．4 衬底材料

8．4．5 封装材料

8．5 聚合物太阳电池的制备技术

8．5．1 真空蒸镀技术

8．5．2 旋涂甩胶技术

8．5．3 喷墨打印技术

参考文献

附录 本书常用中英文名称对照

2) 利用高浓度掺杂克服反向的p-n结势垒。多结叠层太阳电池的串联p-n结之间是一个反向p-n结，这对于所产生的光电流是一个需要克服的反向势垒。因此，需要在P-n结处进行高浓度掺杂，以此形成隧道效应而克服其反向势垒作用。 (3) 采用减光反射技术以增加光的吸收。由于不同材料之间的折射率不同，光波在不同介质的界面将发生菲涅耳反射，因此必须采取适当技术以减小这种对光的反射作用，而增加光的透射特性。 (4) 使用高纯度材料以改善光生载流子的输运过程。材料中的杂质和缺陷以及界面态起到载流子复合中心的作用，为了改善太阳电池有源区中的载流子输运过程，需要高质量和低缺陷的光伏材料，这对于实现高效率叠层太阳电池无疑是至关重要的。 1.2.2纳米结构太阳电池 纳米结构太阳电池是指利用各种纳米材料和结构所具有的分立光谱特征、量子限制效应，良好的光吸收特性，或者多激子产生能力设计和制作的髙效率太阳电池。从结构形成形式上则主要有量子阱太阳电池、量子点太阳电池、纳米薄膜 太阳电池和纳米线太阳电池等。图1-2示出了纳米结构太阳电池的分类。 大家知道，半导体量子阱是具有不同带隙宽度的两种或两种以上材料，利用分子束外延（MBE)或MOCVD方法形成的多层超薄异质结构。在这种一维量子限制结构中，窄带隙材料充当量子讲，而宽带隙材料充当势垒层。研究指出，量子阱不仅在半导体发光器件和探测器件中具有重要应用，而且在光伏能量转换……

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我看到了将来更加重要得多的广阔研究领域。心理学将稳固地建筑在赫伯特·斯潘塞先生所已良好奠定的基础上，即每一智力和智能都是由级进而必然获得的。人类的起源及其历史也将由此得到大量说明。

最卓越的作者们对于每一物种曾被独立创造的观点似乎感到十分满足。依我看来，世界上过去的和现在的生物之产生和绝灭就像决定个体的出生和死亡的原因一样地是由于第二性的原因，这与我们所知道的“造物主”在物质上打下印记的法则更相符合。

当我把一切生物不看作是特别的创造物，而看作是远在寒武系第一层沉积下来以前就生活着的某些少数生物的直系后代，依我看来，它们是变得尊贵了。从过去的事实来判断，我们可以稳妥地推想，没有一个现存物种会把它的没有改变的外貌传递到遥远的未来。并且在现今生活的物种很少把任何种类的后代传到极遥远的未来；因为依据一切生物分类的方式看来，每一属的大多数物种以及许多属的一切物种都没有留下后代，而是已经完全绝灭了。

展望未来，我们可以预言，最后胜利的并且产生占有优势的新物种的，将是各个纲中较大的优势群的普通的、广泛分布的物种。既然一切现存生物类型都是远在寒武纪以前生存过的生物的直系后代，我们便可肯定，通常的世代演替从来没有一度中断过，而且还可确定，从来没有任何灾变曾使全世界变成荒芜。因此我们可以多少安心地去眺望一个长久的、稳定的未来。因为自然选择只是根据并且为了每一生物的利益而工作，所以一切肉体的和精神的禀赋都有向着完善化前进的倾向。

凝视树木交错的河岸，许多种类的无数植物覆盖其上，群鸟鸣于灌木丛中，各种昆虫飞来飞去，蚯蚓在湿土里爬过，并且默想一下，这些构造精巧的类型，彼此这样相异，并以这样复杂的方式相互依存，而它们都是由于在我们周围发生作用的法则产生出来的，这岂非有趣之事。这些法则就其最广泛的意义来说，就是伴随着“生殖”的“生长”；几乎包含在生殖以内的“遗传”；由于生活条件的间...

自然界的斗争不是无间断的，我们不必为之感到恐惧，死亡的来临通常是迅速的，而强壮、健康、幸运的生物不但能生存下去，而且必能繁衍下去。

Perhaps the correct way of viewing the whole subject,would be, to look at the inheritance of every character whatever as the rule, and non-inheritance as the anomaly.

I may add, that when under nature the conditions oflife do change, variations and reversions of character prob-ably do occur, but natural selection, as will hereafter be explained, will determine how far the new characters thus arising shall be preserved.

The key Is mans power of accumulative selection: nature gives successive variations; man adds them up in certain directions useful to him.

Over all these causes of Change I am con-vinced that the accumulative action of Selection, whetherapplied methodically and more quickly, or unconsciouslyand more slowly, but more efficiently, is by far the predoinant Power.

编辑推荐

为了及时向广大读者展示近年外关于“纳米太阳电池技术”领域的研究成果，从而推动和促进我国太阳能光伏技术与产业的迅速发展，编者结合自己的研究实践编写了《纳米太阳电池技术》一书。全书共分8章。

本书可供从事广大纳米半导体技术，纳米光电子技术和光伏器件制作的科技工作者和技术人员参考，同时可供高等学校相关专业教师，研究生和本科生阅读和参考。