简介
目录
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前言
第1章 薄膜太阳电池简介 1
1.1 太阳电池物理基础 1
1.1.1 半导体 1
1.1.2 pn结 3
1.1.3 金属半导体接触 4
1.2 薄膜 5
1.2.1 真空 5
1.2.2 薄膜的制备 6
1.2.3 薄膜的表征 13
1.3 薄膜太阳电池应用前景 20
参考文献 22
第2章 硅基薄膜太阳电池 23
2.1 非晶硅材料特性 23
2.1.1 非晶硅的发展历史 23
2.1.2 非晶硅材料的结构与电子态 24
2.1.3 非晶硅材料的光学特性 26
2.1.4 非晶硅材料的电学特性 30
2.1.5 非晶硅合金 33
2.2 纳米晶硅材料特性 34
2.2.1 纳米晶硅材料的发展历史 34
2.2.2 纳米晶硅材料的结构与表征 36
2.2.3 纳米晶硅材料的缺陷及带隙态 39
2.2.4 纳米晶硅材料的杂质与掺杂 40
2.3 硅基薄膜材料的制备方法及生长原理 42
2.3.1 PECVD设备 42
2.3.2 PECVD反应原理 44
2.4 硅基薄膜太阳电池器件原理 48
2.4.1 硅基薄膜太阳电池设计原理 48
2.4.2 硅基薄膜太阳电池结构及多结电池 50
2.4.3 硅基薄膜太阳电池里的关键技术 52
2.5 硅基薄膜太阳电池产业化 60
2.5.1 以玻璃为衬底的硅基薄膜太阳电池制备技术 60
2.5.2 以柔性材料为衬底的硅基薄膜太阳电池制备技术 65
2.6 硅基薄膜太阳电池的未来发展 67
2.6.1 硅基薄膜太阳电池的产业化现状 67
2.6.2 硅基薄膜太阳电池的优势 68
2.6.3 硅基薄膜太阳电池面临的挑战 69
2.6.4 硅基薄膜太阳电池未来的发展方向 69
2.7 硅基薄膜材料在其他领域巾的应用 70
2.7.1 硅基薄膜在薄膜晶体硅中的应用 70
2.7.2 硅基薄膜在晶体硅异质结电池中的应用 71
参考文献 73
第3章 无机薄膜太阳电池 85
3.1 CdTe薄膜太阳电池 86
3.1.1 CdTe薄膜太阳电池的结构 87
3.1.2 CdTe的基本性质 89
3.1.3 CdTe的制备方法 90
3.1.4 CdTe薄膜太阳电池的发展 92
3.2 CIGS薄膜太阳电池 92
3.2.1 CIGS薄膜太阳电池的结构 93
3.2.2 CIGS的材料属性和特点 95
3.2.3 CIGS的制备方法 96
3.2.4 CIGS薄膜太阳电池的发展 98
3.3 CZTSSe薄膜太阳电池 99
3.3.1 CZTSSe薄膜太阳电池的结构 99
3.3.2 CZTS的基本性质 l01
3.3.3 CZTSSe的制备方法 102
3.3.4 CZTSSe薄膜太阳电池的发展前景 106
3.4 Sb2Sc3薄膜太阳电池 106
3.4.1 Sb2Se3薄膜太阳电池的结构 107
3.4.2 Sb2Se3的基本性质 108
3.4.3 vSb2Se3的制备方法 108
3.4.4 Sb2Sc3薄膜太阳电池的发展 111
参考文献 111
第4章 钙钛矿太阳电池 118
4.1 钙钛矿太阳电池发展简介 118
4.1.2 钙钛矿材料结构与光电学性质 120
4.2.1 钙钛矿材料结构 120
4.2.2 钙钛矿材料光学性能 122
4.2.3 钙钛矿材料电学性能 124
4.3 钙钛矿太阳电池结构 l26
4.3.1 液态电解质的钙钛矿太阳电池 126
4.3.2 介孔型钙钛矿太阳电池 129
4.3.3 平面异质结型钙钛矿太阳电池 132
4.3.4 无电子传输层型钙钛矿太阳电池 135
4.3.5 无空穴传输层型钙钛矿太阳电池 136
4.4 钙钛矿太阳电池工作机制 139
4.4.1 介孔型钙钛矿太阳电池的工作机制 140
4.4.2 平面异质结型钙钛矿太阳电池的工作机制 144
4.4.3 无空穴传输层钙钛矿太阳电池的工作机制 l46
4.5 钙钛矿太阳电池材料 147
4.5.1 电子传输层材料 148
4.5.2 介孔骨架层材料 149
4.5.3 钙钛矿层材料 151
4.5.4 空穴传输层材料 153
4.5.5 电极材料 l55
4.6 钙钛矿材料合成制备方法 155
4.6.1 一步法 155
4.6.2 反溶剂处理法 158
4.6.3 两步法 159
4.6.4 改进的两步法 16l
4.6.5 固相反应法 163
4.6.6 气相-固相反应法 165
4.6.7 共蒸发法 l66
4.7 钙钛矿材料的应用 167
4.7.1 钙钛矿太阳电池光解水 167
4.7.2 可穿戴电源 169
4.7.3 光电探测器 172
参考文献 172
第5章 染料敏化太阳电池 181
5.1 染料敏化太阳电池概述 181
5.1.1 染料敏化太阳电池的结构 181
5.1.2 染料敏化太阳电池的工作原理 182
5.1.3 染料敏化太阳电池的光电性能参数 184
5.2 染料敏化太阳电池染料分子 185
5.2.1 多吡啶钉染料 186
5.2.2 锌-卟啉染料 189
5.2.3 有机染料 190
5.3 染料敏化太阳电池界面调控 196
5.3.1 光阳极和染料吸附 196
5.3.2 单分子染料吸附 198
5.3.3 多个染料分子吸附 200
5.3.4 染料分子问的相互作用 20l
5.4 染料敏化太阳电池电解液 202
5.4.1 氧化还原电对 203
5.4.2 染料再生 204
5.5 染料敏化太阳电池对电极 206
5.5.1 碳对电极材料 208
5.5.2 聚合物对电极材料 209
5.5.3 金属化合物对电极材料 210
5.5.4 复合物对电极材料 212
参考文献 214
第6章 有机太阳电池 230
6.1 有机太阳电池的光物理过程与性能参数 232
6.1.1 有机太阳电池的光电转化过程 232
6.1.2 有机太阳电池的等效电路 234
6.1.3 有机太阳电池的性能参数 234
6.2 有机太阳电池的制备方法与形貌控制 236
6.3 有机太阳电池的结构优化 240
6.3.1 肖特基型单层器件结构 241
6.3.2 双层D/A异质结器件结构 241
6.3.3 D/A体相异质结太阳电池 241
6.3.4 叠层有机太阳电池器件 242
6.4 有机半导体材料 244
6.4.1 共轭聚合物给体材料 245
6.4.2 小分子给体材料 248
6.4.3 受体材料 249
6.5 界面工程 256
6.5.1 空穴传输层材料 257
6.5.2 电子传输层材料 262
6.6 电极材料 268
6.7 小结 269
参考文献 269
第7章 太阳电池发展趋势 279
7.1 薄膜电池 281
7.2 柔性电池 284
7.3 叠层电池 287
7.4 新概念电池 29l
7.4.1 黑硅太阳电池 291
7.4.2 铁电薄膜电池 293
7.5 太阳电池的新用途 295
参考文献 298
彩图
前言
第1章 薄膜太阳电池简介 1
1.1 太阳电池物理基础 1
1.1.1 半导体 1
1.1.2 pn结 3
1.1.3 金属半导体接触 4
1.2 薄膜 5
1.2.1 真空 5
1.2.2 薄膜的制备 6
1.2.3 薄膜的表征 13
1.3 薄膜太阳电池应用前景 20
参考文献 22
第2章 硅基薄膜太阳电池 23
2.1 非晶硅材料特性 23
2.1.1 非晶硅的发展历史 23
2.1.2 非晶硅材料的结构与电子态 24
2.1.3 非晶硅材料的光学特性 26
2.1.4 非晶硅材料的电学特性 30
2.1.5 非晶硅合金 33
2.2 纳米晶硅材料特性 34
2.2.1 纳米晶硅材料的发展历史 34
2.2.2 纳米晶硅材料的结构与表征 36
2.2.3 纳米晶硅材料的缺陷及带隙态 39
2.2.4 纳米晶硅材料的杂质与掺杂 40
2.3 硅基薄膜材料的制备方法及生长原理 42
2.3.1 PECVD设备 42
2.3.2 PECVD反应原理 44
2.4 硅基薄膜太阳电池器件原理 48
2.4.1 硅基薄膜太阳电池设计原理 48
2.4.2 硅基薄膜太阳电池结构及多结电池 50
2.4.3 硅基薄膜太阳电池里的关键技术 52
2.5 硅基薄膜太阳电池产业化 60
2.5.1 以玻璃为衬底的硅基薄膜太阳电池制备技术 60
2.5.2 以柔性材料为衬底的硅基薄膜太阳电池制备技术 65
2.6 硅基薄膜太阳电池的未来发展 67
2.6.1 硅基薄膜太阳电池的产业化现状 67
2.6.2 硅基薄膜太阳电池的优势 68
2.6.3 硅基薄膜太阳电池面临的挑战 69
2.6.4 硅基薄膜太阳电池未来的发展方向 69
2.7 硅基薄膜材料在其他领域巾的应用 70
2.7.1 硅基薄膜在薄膜晶体硅中的应用 70
2.7.2 硅基薄膜在晶体硅异质结电池中的应用 71
参考文献 73
第3章 无机薄膜太阳电池 85
3.1 CdTe薄膜太阳电池 86
3.1.1 CdTe薄膜太阳电池的结构 87
3.1.2 CdTe的基本性质 89
3.1.3 CdTe的制备方法 90
3.1.4 CdTe薄膜太阳电池的发展 92
3.2 CIGS薄膜太阳电池 92
3.2.1 CIGS薄膜太阳电池的结构 93
3.2.2 CIGS的材料属性和特点 95
3.2.3 CIGS的制备方法 96
3.2.4 CIGS薄膜太阳电池的发展 98
3.3 CZTSSe薄膜太阳电池 99
3.3.1 CZTSSe薄膜太阳电池的结构 99
3.3.2 CZTS的基本性质 l01
3.3.3 CZTSSe的制备方法 102
3.3.4 CZTSSe薄膜太阳电池的发展前景 106
3.4 Sb2Sc3薄膜太阳电池 106
3.4.1 Sb2Se3薄膜太阳电池的结构 107
3.4.2 Sb2Se3的基本性质 108
3.4.3 vSb2Se3的制备方法 108
3.4.4 Sb2Sc3薄膜太阳电池的发展 111
参考文献 111
第4章 钙钛矿太阳电池 118
4.1 钙钛矿太阳电池发展简介 118
4.1.2 钙钛矿材料结构与光电学性质 120
4.2.1 钙钛矿材料结构 120
4.2.2 钙钛矿材料光学性能 122
4.2.3 钙钛矿材料电学性能 124
4.3 钙钛矿太阳电池结构 l26
4.3.1 液态电解质的钙钛矿太阳电池 126
4.3.2 介孔型钙钛矿太阳电池 129
4.3.3 平面异质结型钙钛矿太阳电池 132
4.3.4 无电子传输层型钙钛矿太阳电池 135
4.3.5 无空穴传输层型钙钛矿太阳电池 136
4.4 钙钛矿太阳电池工作机制 139
4.4.1 介孔型钙钛矿太阳电池的工作机制 140
4.4.2 平面异质结型钙钛矿太阳电池的工作机制 144
4.4.3 无空穴传输层钙钛矿太阳电池的工作机制 l46
4.5 钙钛矿太阳电池材料 147
4.5.1 电子传输层材料 148
4.5.2 介孔骨架层材料 149
4.5.3 钙钛矿层材料 151
4.5.4 空穴传输层材料 153
4.5.5 电极材料 l55
4.6 钙钛矿材料合成制备方法 155
4.6.1 一步法 155
4.6.2 反溶剂处理法 158
4.6.3 两步法 159
4.6.4 改进的两步法 16l
4.6.5 固相反应法 163
4.6.6 气相-固相反应法 165
4.6.7 共蒸发法 l66
4.7 钙钛矿材料的应用 167
4.7.1 钙钛矿太阳电池光解水 167
4.7.2 可穿戴电源 169
4.7.3 光电探测器 172
参考文献 172
第5章 染料敏化太阳电池 181
5.1 染料敏化太阳电池概述 181
5.1.1 染料敏化太阳电池的结构 181
5.1.2 染料敏化太阳电池的工作原理 182
5.1.3 染料敏化太阳电池的光电性能参数 184
5.2 染料敏化太阳电池染料分子 185
5.2.1 多吡啶钉染料 186
5.2.2 锌-卟啉染料 189
5.2.3 有机染料 190
5.3 染料敏化太阳电池界面调控 196
5.3.1 光阳极和染料吸附 196
5.3.2 单分子染料吸附 198
5.3.3 多个染料分子吸附 200
5.3.4 染料分子问的相互作用 20l
5.4 染料敏化太阳电池电解液 202
5.4.1 氧化还原电对 203
5.4.2 染料再生 204
5.5 染料敏化太阳电池对电极 206
5.5.1 碳对电极材料 208
5.5.2 聚合物对电极材料 209
5.5.3 金属化合物对电极材料 210
5.5.4 复合物对电极材料 212
参考文献 214
第6章 有机太阳电池 230
6.1 有机太阳电池的光物理过程与性能参数 232
6.1.1 有机太阳电池的光电转化过程 232
6.1.2 有机太阳电池的等效电路 234
6.1.3 有机太阳电池的性能参数 234
6.2 有机太阳电池的制备方法与形貌控制 236
6.3 有机太阳电池的结构优化 240
6.3.1 肖特基型单层器件结构 241
6.3.2 双层D/A异质结器件结构 241
6.3.3 D/A体相异质结太阳电池 241
6.3.4 叠层有机太阳电池器件 242
6.4 有机半导体材料 244
6.4.1 共轭聚合物给体材料 245
6.4.2 小分子给体材料 248
6.4.3 受体材料 249
6.5 界面工程 256
6.5.1 空穴传输层材料 257
6.5.2 电子传输层材料 262
6.6 电极材料 268
6.7 小结 269
参考文献 269
第7章 太阳电池发展趋势 279
7.1 薄膜电池 281
7.2 柔性电池 284
7.3 叠层电池 287
7.4 新概念电池 29l
7.4.1 黑硅太阳电池 291
7.4.2 铁电薄膜电池 293
7.5 太阳电池的新用途 295
参考文献 298
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薄膜太阳电池
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