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        • 书名: 纳米太阳电池技术
        • 出版时间: 2014-03-11
        • 作者: 彭英才、于威等
        • 出版社: 化学工业出版社
        • CIP分类号: TM914.4
        • 丛书名:
        • 字数: 214
        • 装帧:
        • 版次: 1-1
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        书号:978-7-122-09025-6

        书名:纳米太阳电池技术           

        作者:彭英才、于威等编著     

        定价:45.00元           

        出版社:化学工业出版社           

        出版时间:2010-09-01 00:00:00.0

        CIP分类号:TM914.4                 

        字数:214

        装帧:  

        版次:1-1 

         

        内容简介: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,并对其近年取得的最新研究进展进行了论述。

         

        读者对象: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。

         

        序言:众所周知,煤、石油和天然气等是目前人类赖以生存的能源基础。然而,由于这些化石燃料在地球上的储量有限,不久将会消耗殆尽。因此,寻找新的清洁能源和可再生能源已成为世界各国所共同关心和必须应对的问题。太阳能是一种真正意义上的取之不尽和用之不竭的绿色环保能源,如何有效地将太阳能直接转化为电能和其他形式的能源,已成为21世纪中摆在材料、物理和化学工作者面前的一项重大课题。而太阳能的直接利用,就是设计和制作高效率太阳能光伏电池。

         

            在过去半个多世纪的发展中,太阳电池的光电转换效率已经有了很大提高,生产成本也有所降低。它的研究开发从空间利用到民间应用,从晶体片太阳电池到薄膜太阳电池,从固态pn结太阳电池到聚合物光电化学太阳电池,都取得了令世人瞩目的长足进展。但是,作为太阳电池的大规模开发和利用,单纯依靠传统技术的改进很难突破目前的发展瓶颈达到高转换率和低制造成本的目的。

         

            近年来,随着纳米科学技术与纳米光电子技术的研究兴起,人们逐渐认识到利用各种纳米结构材料所具有的优异光伏性质设计和制作太阳电池,是实现高效率、低成本、长寿命和高稳定性太阳电池的一条可行途径。例如,量子阱结构具有灵活的带隙可调谐能力,纳米线与阵列结构具有低反射率和强抗反射特性,纳米薄膜具有良好的光吸收特性,纳米TiO2结构具有良好的光敏化特性,尤其是各类量子点和纳米晶粒在强光激发下具有多激子产生能力,因而使得它们会在未来第三代太阳电池的发展中展现出自己的独特魅力。

         

            为了及时向广大读者展示近年国内外关于这一领域的最新研究成果,从而推动和促进我国太阳能光伏技术与产业的迅速发展,我们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,现将每章的主要内容简述如下:第1章绪论简单回顾与总结了太阳电池50多年的发展历程,并对其今后的未来前景进行了展望;第2章从生长原理角度出发,简要介绍了各种纳米结构光伏材料的制备方法,如量子点与纳米晶粒的物理沉积与化学合成,各种纳米线与纳米管以及异质结与量子阱的生长等;为了使读者对纳米结构太阳电池有深入了解,第3章介绍了太阳电池的一些物理基础知识,主要内容包括半导体的光吸收、光生伏特效应、pn结太阳电池的IV特性与光伏参数、纳米结构材料的物理性质以及若干物理效应等;第4章以硅基薄膜太阳电池为主介绍了薄膜太阳电池的光伏性能及其研究进展,如非晶硅与微晶硅薄膜太阳电池、多晶硅薄膜太阳电池以及纳米硅薄膜太阳电池;第5章在简单介绍了多结叠层太阳电池的工作原理和制作方法之后,重点评论了近年来ⅢⅤ族和硅基叠层太阳电池的研究现状,提出了若干改善叠层太阳电池光伏性能的技术措施;染料敏化太阳电池是一种典型的光化学太阳电池;第6章简要介绍了染料敏化太阳电池的器件结构、工作原理、载流子输运动力学,重点讨论了以TiO2ZnO纳米结构作为光阳极的染料敏化太阳电池的光伏性能及其近年来的研究进展;第7章对未来的量子点太阳电池进行了探索,介绍了几种不同结构组态的量子点太阳电池,尤其是分析与讨论了不同纳米晶粒中的多激子产生效应,最后提出了发展量子点太阳电池的几种技术对策;第8章对有机聚合物太阳电池的结构形式、制作方法、光伏性能、存在问题以及今后发展等进行了较系统介绍。

         

            本书的编写分工如下:第1267章由彭英才编写,第3章由彭英才和于威编写,第4章由于威和滕晓云编写,第5章由于威和丁文革编写,第8章由杨少鹏编写。最后,全书由彭英才统稿。

         

            本书适合于从事纳米半导体技术和纳米光电子技术的科技工作者,尤其是从事光伏技术与产业的技术人员参考。同时可供高等院校相关专业的教师、研究生和本科生阅读。由于作者时间所限,书中不妥之处在所难免,恳请专家和读者批评指正。

         

        编著者

         

        20107

         

        目录:

         

        1章绪论1

         

        11太阳电池的发展历程1

         

        111叠层太阳电池2

         

        112晶体Si太阳电池3

         

        113薄膜太阳电池4

         

        114染料敏化太阳电池7

         

        115聚合物太阳电池7

         

        12太阳电池的未来展望8

         

        121多结叠层太阳电池8

         

        122纳米结构太阳电池9

         

        123光电化学太阳电池11

         

        参考文献12

         

        2章纳米结构光伏材料的制备方法15

         

        21量子点与纳米晶粒的制备方法15

         

        211量子点的物理自组织生长16

         

        212纳米晶粒的化学自组装合成19

         

        213Si纳米晶粒薄膜的制备方法20

         

        22纳米线与纳米管的制备方法22

         

        221Si纳米线的生长22

         

        222ZnO纳米线的生长24

         

        223TiO2Si纳米管的生长25

         

        224单壁与多壁碳纳米管的生长26

         

        23异质结与量子阱的制备方法27

         

        231晶格匹配量子阱结构的生长27

         

        232晶格失配量子阱结构的生长27

         

        参考文献28

         

        3章纳米结构太阳电池的物理基础30

         

        31半导体的光吸收特性30

         

        32半导体的光生伏特效应32

         

        321pn结的光生伏特效应32

         

        322肖特基势垒的光生伏特效应32

         

        33pn结太阳电池的IV特性33

         

        331无光照时的IV特性33

         

        332有光照时的IV特性35

         

        34pn结太阳电池的光伏参数37

         

        341短路电流密度37

         

        342开路电压38

         

        343填充因子38

         

        344功率转换效率40

         

        345光子收集效率41

         

        346ShockleyQueisser极限效率41

         

        35pn结太阳电池的能量损耗机制42

         

        36纳米结构材料的物理性质43

         

        361纳米结构材料的电子状态43

         

        362纳米结构材料的若干物理效应46

         

        37纳米结构太阳电池中的光生载流子输运48

         

        371光生载流子的分离48

         

        372光生载流子的收集49

         

        38几种主要纳米结构光伏材料的物理性质50

         

        381Si纳米结构51

         

        382TiO2纳米结构51

         

        383ZnO纳米结构52

         

        384PbSePbSPbTe纳米结构52

         

        385CdTeCdSeCdS纳米结构52

         

        386InAsInGaAsGaInP纳米结构53

         

        参考文献53

         

        4章硅基薄膜太阳电池54

         

        41Si基薄膜材料的结构特征和光电性质54

         

        411Si基薄膜材料的结构特点54

         

        412Si基薄膜材料的光电特性57

         

        42Si基薄膜太阳电池的器件结构58

         

        43pcSi薄膜太阳电池59

         

        431pcSi薄膜太阳电池60

         

        432提高pcSi薄膜太阳电池效率的技术途径61

         

        44aSiHμcSiH薄膜太阳电池64

         

        441aSiH薄膜太阳电池的光致衰退现象64

         

        442aSi:HμcSi:H薄膜太阳电池64

         

        443改善Si基薄膜太阳电池光伏性能的技术措施67

         

        45ncSiH薄膜太阳电池73

         

        451ncSi:H薄膜太阳电池的光伏性能73

         

        452高效率ncSiH薄膜太阳电池的设计与制作74

         

        参考文献76

         

        5章多结叠层太阳电池79

         

        51多结叠层太阳电池的物理基础79

         

        511叠层太阳电池的工作原理80

         

        512叠层太阳电池的等效电路80

         

        52叠层太阳电池的制作方法82

         

        521隧道结串接法82

         

        522机械堆叠法85

         

        53aSiH基叠层太阳电池87

         

        531aSiH/pcSi叠层太阳电池87

         

        532aSiH/μcSiH叠层太阳电池90

         

        54ⅢⅤ族化合物叠层太阳电池94

         

        541ⅢⅤ族系太阳电池的特点94

         

        542ⅢⅤ族双结太阳电池94

         

        543ⅢⅤ族三结太阳电池96

         

        544三结以上的ⅢⅤ族多结太阳电池99

         

        55中间带太阳电池100

         

        551中间带太阳电池的工作原理100

         

        552中间带太阳电池的研究进展101

         

        参考文献104

         

        6章纳米结构染料敏化太阳电池107

         

        61NDSSC的结构组成107

         

        611纳米结构的光阳极107

         

        612电解质体系108

         

        613染料敏化剂108

         

        614对电极109

         

        62NDSSC的工作原理与载流子输运动力学109

         

        621NDSSC的工作原理109

         

        622NDSSC中的载流子输运动力学110

         

        63TiO2纳米结构作为光阳极的NDSSC114

         

        631TiO2纳米晶粒薄膜NDSSC114

         

        632TiO2准一维纳米结构NDSSC117

         

        633TiO2纳米复合物膜层NDSSC118

         

        634TiO2核壳纳米结构NDSSC119

         

        635TiO2量子点敏化纳米结构NDSSC120

         

        636串联组合电池结构NDSSC122

         

        64ZnO纳米结构作为光阳极的NDSSC123

         

        641ZnO纳米晶粒薄膜NDSSC123

         

        642ZnO纳米线NDSSC125

         

        65改善NDSSC光伏特性的技术对策126

         

        参考文献127

         

        7章量子结构太阳电池129

         

        71量子阱太阳电池129

         

        711量子阱结构中的光吸收129

         

        712量子阱太阳电池的结构组态与光电流密度131

         

        713量子阱太阳电池的光伏性能与研究进展133

         

        72一维纳米结构太阳电池135

         

        721Si纳米线太阳电池135

         

        722碳纳米管太阳电池136

         

        73探索量子点太阳电池的物理构想138

         

        74不同结构组态的量子点太阳电池139

         

        741pin结构量子点太阳电池139

         

        742量子点敏化太阳电池141

         

        743基于多激子产生效应的量子点太阳电池143

         

        75发展量子点太阳电池的技术对策148

         

        751量子点材料的选择149

         

        752有序量子点的形成149

         

        753器件结构组态的设计150

         

        754量子点界面性质的调整150

         

        参考文献151

         

        8章聚合物太阳电池154

         

        81聚合物太阳电池的发展历史154

         

        82聚合物太阳电池的工作原理156

         

        821单层聚合物太阳电池156

         

        822多层级联聚合物太阳电池157

         

        83聚合物太阳电池的结构组成160

         

        831单层结构160

         

        832双层结构161

         

        833多层结构162

         

        834混合异质结构163

         

        835叠层电池结构164

         

        84聚合物有机太阳电池光伏材料165

         

        841聚合物电极材料165

         

        842电子和空穴传输层材料165

         

        843活性层材料165

         

        844衬底材料167

         

        845封装材料168

         

        85聚合物太阳电池的制备技术169

         

        851真空蒸镀技术171

         

        852旋涂甩胶技术172

         

        853喷墨打印技术173

         

        参考文献173

         

        附录本书常用中英文名称对照175

        关键词: 纳米技术