导论
0.1什么是光伏？1
0.1.1光伏发电的特点2
0.1.2光伏技术的主要分类3
0.2光伏发展历程6
0.3 “双碳”背景下光伏发展机遇7
0.3.1 “双碳”共识下的战略定位7
0.3.2市场规模跨越式增长8
0.3.3政策护航与产业生态构建8
0.3.4技术迭代驱动的未来图景9

第1章光资源
1.1光与光谱10
1.1.1光的本质10
1.1.2光波11
1.1.3光谱11
1.2太阳光谱能量分布12
1.2.1大气层外的太阳光谱13
1.2.2到达地面的太阳辐射13
1.3太阳辐射13
1.3.1太阳基本知识13
1.3.2太阳辐射基本概念14
1.3.3地面太阳辐射16
1.4全国光资源分布情况17
本章小结18
思考题19

第2章原子结构
2.1氢原子光谱与玻尔理论20
2.1.1氢原子光谱20
2.1.2玻尔理论22
2.2微观粒子运动的规律25
2.2.1波粒二象性25
2.2.2测不准原理25
2.2.3波函数与原子轨道26
2.2.4四个量子数27
2.3原子核外电子排布29
2.3.1屏蔽效应30
2.3.2穿透效应31
2.3.3能级交错及近似能级图31
2.3.4核外电子排布33
本章小结34
思考题35

第3章化学键与分子结构
3.1离子键36
3.1.1离子键的形成36
3.1.2离子键的形成条件37
3.1.3离子键的特点38
3.1.4离子晶体38
3.1.5离子晶体的结构39
3.2共价键41
3.2.1价键理论41
3.2.2共价键的类型43
3.2.3杂化轨道理论44
3.2.4分子晶体和原子晶体46
3.3金属键48
3.3.1金属键的改性共价键理论48
3.3.2金属键的能带理论48
3.3.3金属键的本质49
3.3.4金属晶体50
本章小结51
思考题51

第4章晶体的基本知识
4.1晶体与非晶体52
4.2晶体的特性53
4.2.1晶体的自限性54
4.2.2晶体的对称性54
4.2.3晶体固定的熔点55
4.2.4晶体的均匀性56
4.2.5晶体的各向异性56
4.2.6晶体的解理性56
4.2.7最小内能和稳定性57
4.2.8X射线衍射特性57
4.3常见晶体的类型57
4.3.1晶体的分类58
4.3.2常见半导体材料58
4.3.3半导体的掺杂59
4.4空间点阵和晶胞59
4.4.1晶体的微观描述59
4.4.2晶格的周期性61
4.4.3晶列、晶向、晶面62
4.4.4晶体结构的分类66
4.4.5常见的晶体结构68
4.4.6晶体中原子排列的配位数和致密度73
4.5硅晶体的基本性能74
4.5.1硅的晶体结构74
4.5.2硅的电学性质75
4.5.3硅的化学性质76
4.5.4硅的力学和热学性质76
4.5.5硅的相图77
4.5.6硅的主要用途78
4.5.7硅材料的纯度表示79
本章小结80
思考题80

第5章晶体缺陷
5.1概述81
5.2晶体缺陷83
5.2.1点缺陷83
5.2.2线缺陷85
5.2.3面缺陷92
5.2.4体缺陷94
5.3晶硅中的缺陷及其影响94
5.3.1氧杂质及其影响94
5.3.2碳杂质及其影响96
5.3.3氢杂质及其影响96
5.3.4金属杂质及其影响97
5.3.5位错及其影响99
5.3.6晶界及其影响99
本章小结100
思考题100

第6章半导体材料性能
6.1半导体的特性101
6.1.1正格子和倒格子101
6.1.2波函数102
6.1.3半导体中的电子状态和能带103
6.1.4半导体中的杂质和缺陷能级108
6.2热平衡载流子111
6.2.1状态密度111
6.2.2统计规律112
6.2.3费米分布函数和费米能级113
6.2.4导带中的电子浓度和价带中的空穴浓度114
6.2.5非简并半导体115
6.2.6本征载流子浓度116
6.2.7杂质半导体的载流子浓度117
6.2.8简并半导体120
6.3非平衡载流子121
6.3.1准费米能级121
6.3.2半导体的光吸收122
6.3.3非平衡载流子的寿命126
6.3.4复合过程127
6.4载流子的输运131
6.4.1漂移运动131
6.4.2迁移率132
6.4.3扩散运动133
6.4.4电流密度方程和爱因斯坦关系式135
6.4.5泊松方程136
6.4.6连续性方程136
6.5PN结及其特性图137
6.5.1空间电荷区与接触电势差138
6.5.2PN结的电场强度139
6.5.3PN结的电势分布140
6.5.4空间电荷区宽度141
6.5.5PN结内电荷流动的定性描述141
6.5.6理想的电流电压关系142
6.5.7电流电压关系的非理想因素144
6.6PIN结146
6.7金属半导体接触146
6.7.1金属半导体接触147
6.7.2欧姆接触148
6.8半导体半导体异质结150
本章小结152
思考题152

第7章光伏电池性能
7.1光伏发电原理153
7.1.1光伏行为来源154
7.1.2光生伏特效应155
7.1.3光伏电池的IV特性157
7.2光伏电池性能表征157
7.3光伏电池的效率158
7.4光伏电池效率分析160
7.4.1禁带宽度的影响160
7.4.2温度的影响160
7.4.3寿命和扩散长度的影响161
7.4.4寄生电阻的影响161
7.5晶硅光伏产业概述163
7.5.1硅矿石的冶炼164
7.5.2高纯度多晶硅的提纯164
7.5.3直拉单晶硅棒165
7.5.4铸造多晶硅锭168
7.5.5硅片切割169
7.5.6TOPCon光伏电池制备170
7.5.7光伏组件制备173
7.5.8光伏发电系统174
本章小结176
思考题176

第8章光伏电池的化学反应
8.1酸反应177
8.1.1硅材料清洗过程中的酸腐蚀反应177
8.1.2硅片清洗过程中的酸反应178
8.1.3光伏电池制备工艺中的酸反应178
8.2碱反应179
8.2.1硅材料清洗过程中的碱腐蚀反应179
8.2.2硅片清洗过程中的碱反应179
8.2.3光伏电池制备工艺中的碱反应179
8.3其他化学反应180
8.3.1多晶硅原料制备中的化学反应180
8.3.2晶硅电池扩散工序中的化学反应181
8.3.3晶硅电池中的其他化学反应182
本章小结183
思考题183

第9章其他新型太阳电池的理论知识
9.1GaAs电池184
9.1.1GaAs的晶体结构184
9.1.2GaAs的能带结构185
9.1.3GaAs的迁移率与饱和漂移速度186
9.1.4GaAs晶体的缺陷和位错187
9.1.5GaAs晶体的杂质187
9.1.6砷化镓太阳电池的结构和制备方法188
9.2CdTe电池190
9.2.1CdTe材料的基本性质190
9.2.2CdTe太阳电池的结构和工作原理191
9.2.3CdTe太阳电池制备工艺192
9.3CIGS电池193
9.3.1CIGS材料的基本性质193
9.3.2CIGS太阳电池的结构和工作原理195
9.3.3CIGS太阳电池制备工艺196
9.4有机太阳电池196
9.4.1有机高分子太阳电池196
9.4.2染料敏化太阳电池198
9.4.3钙钛矿太阳电池200
本章小结203
思考题203

参考文献204