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太阳能电池从原理到新概念

太阳能电池从原理到新概念

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作者: [德] 乌夫尔（Wurfel P）著 , 陈红雨译 , 匡代彬译 , 郭长娟译

出版社: 化学工业出版社

出版时间: 2009-08

版次: 1

ISBN: 9787122053695

定价: 48.00

装帧: 精装

开本: 16开

纸张: 胶版纸

页数: 215页

字数: 200千字

正文语种: 简体中文

分类: 工程技术

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　　《太阳能电池从原理到新概念》是在非常成功的德文版基础上补充和更新而成的，此版包含了关于太阳能转换机理的最新知识。书中综合了一系列关于太阳能电池物理学的讲座，对太阳能电池原理与概念进行了极具深度和广度的精辟阐述，内容丰富且实用。
　　书中首先深入阐述了各类太阳能电池的基本原理，如黑体辐射与太阳光谱，半导体及其电子与空穴，热辐射—化学能的转换，化学能—电能的转换，太阳能电池的基本结构（包括硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池等），太阳能电池能量转换的限制因素，提高太阳能电池效率的概念等。重点放在热力学方法上，它独立于太阳能电池结构存在，这有利于对太阳能热辐射转换成电能的转换效率限制给出全面的判断，也可以说明现有太阳能电池的发展潜能及限制。最后讨论了改善太阳能电池品质及提高其效率所需要考虑的问题。
　　这是一本非常好的研究参考书和教科书，它既是从事太阳能电池研究开发、生产制造及使用运行的必备基础书，又适合相关专业研究生及高年级本科生作为教材使用。 1能源经济问题1
1.1能源经济2
1.2化石能源最大储量的估算4
1.3温室效应7
1.3.1燃烧7
1.3.2地球的温度7

2光子11
2.1黑体辐射12
2.1.1空腔光子密度ｎγ（普朗克辐射定律）12
2.1.2通过面积ｄＡ进入立体角ｄΩ的能量电流17
2.1.3从球面进入立体角ｄΩ的辐射20
2.1.4从表面单元进入半球的辐射(斯蒂芬玻耳兹曼辐射定律)21
2.2非黑体辐射的基尔霍夫定律23
2.2.1半导体吸收25
2.3太阳光谱26
2.3.1大气质量28
2.4太阳辐射强度29
2.4.1阿贝正弦条件31
2.4.2几何光学32
2.4.3正弦条件下的辐射强度33
2.5太阳能转化的最大效率34

3半导体43
3.1半导体中的电子45
3.1.1电子的分布函数46
3.1.2电子的态密度De47
3.1.3电子的密度51
3.2空穴53
3.3掺杂56
3.4准费米分布60
3.4.1费米能级及电化学势63
3.4.2功函68
3.5电子和空穴的产生69
3.5.1光子吸收69
3.5.2电子空穴对的发生72
3.6电子与空穴的复合76
3.6.1辐射复合，光子发射76
3.6.2非辐射复合79
3.6.3寿命89
3.7半导体发光91
3.7.1跃迁率与吸收系数92

4热辐射转化为化学能97
4.1化学能产生的最大效率100

5化学能转化为电能107
5.1电子及空穴传输108
5.1.1场电流108
5.1.2扩散电流110
5.1.3总电荷电流111
5.2电子和空穴的分离114
5.3少数载流子的扩散长度116
5.4介电弛豫118
5.5双极扩散119
5.6丹培效应120
5.7数学描述123

6太阳能电池的基本结构125
6.1化学太阳能电池126
6.2太阳能电池基本机理130
6.3染料太阳能电池131
6.4pn结133
6.4.1黑暗中电子在pn结中的电化学平衡133
6.4.2pn结电位分布134
6.4.3pn结的伏安（电流电压）特性138
6.5pn结掺杂复合二极管模型143
6.6异质结146
6.7半导体金属接触148
6.7.1肖特基接触150
6.7.2金属绝缘体半导体接触151
6.8电场在太阳能电池中的作用152

7太阳能电池能量转换限制157
7.1太阳能电池最大效率158
7.2太阳能电池效率与能隙的函数161
7.3最理想的硅太阳能电池162
7.3.1光捕捉164
7.4薄膜太阳能电池168
7.4.1太阳能电池的最小厚度169
7.5等效电路171
7.6开路电压的温度依赖172
7.7效率的强度依赖173
7.8单个能量转换过程效率174

8提高太阳能电池效率的概念177
8.1串接电池178
8.1.1串接电池的电连接181
8.2聚光器电池183
8.3热伏能量转换184
8.4碰撞电离186
8.4.1碰撞电离热电子189
8.4.2热电子与空穴的能量转换189
8.5三水平体系中的两步激发192
8.5.1杂质光伏效应193
8.5.2光子的上转换与下转换197

9前景展望203
附录208
索引211
内容简介:
　　《太阳能电池从原理到新概念》是在非常成功的德文版基础上补充和更新而成的，此版包含了关于太阳能转换机理的最新知识。书中综合了一系列关于太阳能电池物理学的讲座，对太阳能电池原理与概念进行了极具深度和广度的精辟阐述，内容丰富且实用。
　　书中首先深入阐述了各类太阳能电池的基本原理，如黑体辐射与太阳光谱，半导体及其电子与空穴，热辐射—化学能的转换，化学能—电能的转换，太阳能电池的基本结构（包括硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池等），太阳能电池能量转换的限制因素，提高太阳能电池效率的概念等。重点放在热力学方法上，它独立于太阳能电池结构存在，这有利于对太阳能热辐射转换成电能的转换效率限制给出全面的判断，也可以说明现有太阳能电池的发展潜能及限制。最后讨论了改善太阳能电池品质及提高其效率所需要考虑的问题。
　　这是一本非常好的研究参考书和教科书，它既是从事太阳能电池研究开发、生产制造及使用运行的必备基础书，又适合相关专业研究生及高年级本科生作为教材使用。
目录:
1能源经济问题1
1.1能源经济2
1.2化石能源最大储量的估算4
1.3温室效应7
1.3.1燃烧7
1.3.2地球的温度7

2光子11
2.1黑体辐射12
2.1.1空腔光子密度ｎγ（普朗克辐射定律）12
2.1.2通过面积ｄＡ进入立体角ｄΩ的能量电流17
2.1.3从球面进入立体角ｄΩ的辐射20
2.1.4从表面单元进入半球的辐射(斯蒂芬玻耳兹曼辐射定律)21
2.2非黑体辐射的基尔霍夫定律23
2.2.1半导体吸收25
2.3太阳光谱26
2.3.1大气质量28
2.4太阳辐射强度29
2.4.1阿贝正弦条件31
2.4.2几何光学32
2.4.3正弦条件下的辐射强度33
2.5太阳能转化的最大效率34

3半导体43
3.1半导体中的电子45
3.1.1电子的分布函数46
3.1.2电子的态密度De47
3.1.3电子的密度51
3.2空穴53
3.3掺杂56
3.4准费米分布60
3.4.1费米能级及电化学势63
3.4.2功函68
3.5电子和空穴的产生69
3.5.1光子吸收69
3.5.2电子空穴对的发生72
3.6电子与空穴的复合76
3.6.1辐射复合，光子发射76
3.6.2非辐射复合79
3.6.3寿命89
3.7半导体发光91
3.7.1跃迁率与吸收系数92

4热辐射转化为化学能97
4.1化学能产生的最大效率100

5化学能转化为电能107
5.1电子及空穴传输108
5.1.1场电流108
5.1.2扩散电流110
5.1.3总电荷电流111
5.2电子和空穴的分离114
5.3少数载流子的扩散长度116
5.4介电弛豫118
5.5双极扩散119
5.6丹培效应120
5.7数学描述123

6太阳能电池的基本结构125
6.1化学太阳能电池126
6.2太阳能电池基本机理130
6.3染料太阳能电池131
6.4pn结133
6.4.1黑暗中电子在pn结中的电化学平衡133
6.4.2pn结电位分布134
6.4.3pn结的伏安（电流电压）特性138
6.5pn结掺杂复合二极管模型143
6.6异质结146
6.7半导体金属接触148
6.7.1肖特基接触150
6.7.2金属绝缘体半导体接触151
6.8电场在太阳能电池中的作用152

7太阳能电池能量转换限制157
7.1太阳能电池最大效率158
7.2太阳能电池效率与能隙的函数161
7.3最理想的硅太阳能电池162
7.3.1光捕捉164
7.4薄膜太阳能电池168
7.4.1太阳能电池的最小厚度169
7.5等效电路171
7.6开路电压的温度依赖172
7.7效率的强度依赖173
7.8单个能量转换过程效率174

8提高太阳能电池效率的概念177
8.1串接电池178
8.1.1串接电池的电连接181
8.2聚光器电池183
8.3热伏能量转换184
8.4碰撞电离186
8.4.1碰撞电离热电子189
8.4.2热电子与空穴的能量转换189
8.5三水平体系中的两步激发192
8.5.1杂质光伏效应193
8.5.2光子的上转换与下转换197

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