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第1章 光资源1

1.1 光与光谱1

1.1.1 光的本质1

1.1.2 光波1

1.1.3 光谱2

1.2 太阳光谱能量分布3

1.2.1 大气层外的太阳光谱4

1.2.2 到达地面的太阳辐射4

1.3 太阳辐射4

1.3.1 太阳基本知识4

1.3.2 太阳辐射基本概念5

1.3.3 地面太阳辐射6

1.4 全国光资源分布情况8

本章 小结9

思考题9

第2章 原子结构10

2.1 氢原子光谱与玻尔理论10

2.1.1 氢原子光谱10

2.1.2 玻尔理论12

2.2 微观粒子运动的规律14

2.2.1 波粒二象性14

2.2.2 测不准原理15

2.2.3 波函数与原子轨道16

2.2.4 四个量子数17

2.3 原子核外电子排布19

2.3.1 屏蔽效应19

2.3.2 穿透效应20

2.3.3 能级交错及近似能级图20

2.3.4 核外电子排布23

本章 小结24

思考题24

第3章 化学键与分子结构25

3.1 离子键25

3.1.1 离子键的形成25

3.1.2 离子键的形成条件26

3.1.3 离子键的特点26

3.1.4 离子晶体27

3.1.5 离子晶体的结构27

3.2 共价键30

3.2.1 价键理论30

3.2.2 共价键的类型31

3.2.3 杂化轨道理论32

3.2.4 分子晶体和原子晶体35

3.3 金属键36

3.3.1 金属键的改性共价理论37

3.3.2 金属键的能带理论37

3.3.3 金属键的本质38

3.3.4 金属晶体38

本章 小结40

思考题40

第4章 晶体的基本知识41

4.1 晶体与非晶体41

4.2 晶体的特性42

4.2.1 晶体的自限性42

4.2.2 晶体的对称性43

4.2.3 晶体固定的熔点44

4.2.4 晶体的均匀性44

4.2.5 晶体的各向异性45

4.2.6 晶体的解理性45

4.2.7 最小内能和稳定性46

4.2.8 X射线衍射特性46

4.3 常见晶体的类型46

4.3.1 晶体的分类46

4.3.2 常见半导体材料47

4.3.3 半导体的掺杂47

4.4 空间点阵和晶胞48

4.4.1 晶体的微观描述48

4.4.2 晶格的周期性50

4.4.3 晶列 晶向 晶面51

4.4.4 晶体结构的分类54

4.4.5 常见的晶体结构57

4.4.6 晶体中原子排列的配位数和致密度62

本章 小结63

思考题63

第5章 晶体缺陷64

5.1 概述64

5.2 晶体缺陷65

5.2.1 点缺陷66

5.2.2 线缺陷68

5.2.3 面缺陷74

5.2.4 体缺陷76

5.3 晶硅中的缺陷及其影响77

5.3.1 氧杂质及其影响77

5.3.2 碳杂质及其影响79

5.3.3 氢杂质及其影响79

5.3.4 金属杂质及其影响80

5.3.5 位错及其影响81

5.3.6 晶界及其影响81

本章 小结82

思考题82

第6章 半导体材料性能84

6.1 半导体的特性84

6.1.1 正格子和倒格子84

6.1.2 波函数85

6.1.3 半导体中的电子状态和能带86

6.1.4 半导体中的杂质和缺陷能级91

6.2 热平衡载流子94

6.2.1 状态密度94

6.2.2 统计规律95

6.2.3 费米分布函数和费米能级95

6.2.4 导带中的电子浓度和价带中的空穴浓度97

6.2.5 非简并半导体98

6.2.6 本征载流子浓度99

6.2.7 杂质半导体的载流子浓度100

6.2.8 简并半导体103

6.3 非平衡载流子104

6.3.1 准费米能级104

6.3.2 半导体的光吸收105

6.3.3 非平衡载流子的寿命109

6.3.4 复合过程110

6.4 载流子的输运113

6.4.1 漂移运动114

6.4.2 迁移率115

6.4.3 扩散运动115

6.4.4 电流密度方程，爱因斯坦关系式117

6.4.5 泊松方程118

6.4.6 连续性方程119

6.5 PN结及其特性图120

6.5.1 空间电荷区与接触电势差120

6.5.2 PN结的电场强度122

6.5.3 PN结的电势分布123

6.5.4 空间电荷区宽度123

6.5.5 PN结内电荷流动的定性描述124

6.5.6 理想的电流-电压关系124

6.5.7 电流电压关系的非理想因素127

6.6 PIN结128

6.7 金属-半导体接触129

6.7.1 金属-半导体接触130

6.7.2 欧姆接触131

6.8 半导体-半导体异质结132

本章 小结134

思考题134

第7章 光伏电池性能135

7.1 光伏发电原理135

7.1.1 光伏行为来源135

7.1.2 光生伏特效应137

7.1.3 光伏电池的I-V特性138

7.2 光伏电池性能表征139

7.3 光伏电池的效率140

7.4 光伏电池效率分析142

7.4.1 禁带宽度的影响142

7.4.2 温度的影响142

7.4.3 寿命和扩散长度的影响143

7.4.4 寄生电阻的影响143

7.5 晶硅光伏产业链概述145

7.5.1 硅材料的冶炼145

7.5.2 高纯度多晶硅的提纯146

7.5.3 直拉单晶硅棒146

7.5.4 铸造多晶硅锭147

7.5.5 硅片加工148

7.5.6 晶硅电池及组件制备148

7.5.7 光伏发电系统149

本章 小结150

思考题150

第8章 光伏电池的化学反应151

8.1 酸反应151

8.1.1 硅锭（棒）材料清洗过程中的酸腐蚀反应151

8.1.2 硅片清洗过程的酸反应151

8.1.3 光伏电池制备工艺中的酸反应152

8.2 碱反应153

8.2.1 硅锭（棒）材料清洗过程中的碱腐蚀反应153

8.2.2 硅片清洗过程的碱反应153

8.2.3 光伏电池制备工艺中的碱反应153

8.3 其他化学反应153

8.3.1 多晶硅原料制备中的化学反应153

8.3.2 晶硅电池扩散工序中的化学反应155

8.3.3 晶硅电池PECVD工序中的化学反应156

本章 小结156

思考题156

第9章 其他新型太阳电池的理论知识157

9.1 GaAs电池157

9.1.1 GaAs的晶体结构157

9.1.2 GaAs的能带结构158

9.1.3 GaAs的迁移率和饱和漂移速度159

9.1.4 GaAs晶体的缺陷和位错159

9.1.5 GaAs晶体的杂质160

9.1.6 砷化镓太阳电池的结构和制备方法161

9.2 CdTe电池162

9.2.1 CdTe材料的基本性质162

9.2.2 CdTe太阳电池的结构和工作原理163

9.2.3 CdTe太阳电池制备工艺165

9.3 CIGS电池166

9.3.1 CIGS材料的基本性质166

9.3.2 CIGS太阳电池的结构和工作原理167

9.3.3 CIGS太阳电池制备工艺168

9.4 有机太阳电池169

9.4.1 有机高分子太阳电池169

9.4.2 染料敏化太阳电池171

9.4.3 钙钛矿太阳电池173

本章 小结175

思考题175

参考文献176