Crystalline Silicon Solar Cells pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Wiley

作者:Adolf Goetzberger

出品人:

页数:254

译者:

出版时间:1998-04

价格:USD 200.00

装帧:Hardcover

isbn号码:9780471971443

丛书系列:

图书标签:

• 能源
• 纳米材料
• 科普
• 无机化学
• 德国
• 太阳能
• 光伏
• Solar Cells
• Crystalline Silicon
• Photovoltaics
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• Renewable Energy
• Solar Energy
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• Materials Science
• Thin Film Solar Cells

光伏技术的前沿探索：薄膜太阳能电池的革新与展望 本书导览：超越晶体硅的界限 本书深入探讨了当前光伏领域中一个至关重要的研究方向——薄膜太阳能电池。不同于传统的、以厚晶体硅材料为主导的技术路线，本书将焦点集中于那些利用极薄的半导体材料层来捕获光能、实现能量转换的新型器件。这不是一本关于晶体硅电池的教科书，而是对那些致力于解决现有技术瓶颈、追求更低成本、更高效率和更优越柔性的下一代光伏技术的深度剖析。 我们将从材料科学的基础原理出发，系统梳理当前主流的薄膜技术路线，包括但不限于：铜铟镓硒（CIGS）、碲化镉（CdTe）、非晶硅（a-Si）及其微晶硅的演变，以及近年来迅速崛起的有机光伏（OPV）、钙钛矿太阳能电池（PSC），乃至更为小众但潜力巨大的量子点太阳能电池（QDSC）。 第一部分：薄膜技术的材料基础与物理机制 薄膜太阳能电池的核心优势在于其对材料用量的极致控制和独特的光电吸收特性。本部分将构建坚实的理论基础，解释这些超薄层级如何实现高效的光捕获和电荷分离。 1. 吸收层材料的能带结构与光子管理： 详细分析不同半导体材料（如硫系和氧族化合物）的带隙工程如何匹配太阳光谱。我们将探讨如何通过界面工程和纳米结构设计，最大化光程长度（Light Trapping），即便材料厚度仅有几微米甚至亚微米。这包括对表面等离子体共振（SPR）效应在薄膜器件中的应用分析。 2. 电荷传输与界面损耗： 太阳能电池的效率瓶颈往往在于载流子的收集过程。本书细致剖析了薄膜器件中电子和空穴传输层的优化策略，例如掺杂梯度设计、界面钝化技术（Passivation），以及如何有效抑制复合损失（Recombination Loss）。重点关注异质结界面的质量控制对器件性能的决定性影响。 3. 衬底与沉积工艺的耦合： 薄膜电池的制备工艺与其衬底材料息息相关。我们将对比柔性聚合物、玻璃和金属箔作为衬底的优缺点，并深入介绍如射频溅射（RF Sputtering）、热蒸发（Thermal Evaporation）、化学气相沉积（CBD），以及适用于大规模生产的卷对卷（Roll-to-Roll, R2R）工艺在不同薄膜体系中的具体实施细节和挑战。 第二部分：主流薄膜技术路线的深度剖析 本部分将按技术路线对当前最具商业化潜力的薄膜技术进行全面、细致的案例分析和性能评估。 1. CIGS与CdTe的成熟之路： 尽管面临原材料供应的挑战，CIGS和CdTe仍然是薄膜领域的领跑者。本书将分析高硒/低镓比例对CIGS稳定性的影响，以及CdTe中缓冲层（如Zn(O,S)）的优化如何显著提升开路电压。我们将着重考察这些技术在效率逼近晶体硅极限（26%以上）时所采用的突破性结构设计。 2. 新生力量：钙钛矿太阳能电池（PSC）： 钙钛矿无疑是当前光伏领域最热门的话题。本书将详尽阐述有机-无机杂化钙钛矿（如MAPbI3）的晶体生长动力学、缺陷工程（Defect Engineering）以及对湿度和热应力的敏感性。我们将探讨如何通过引入二维（2D）层或大分子间隔物来稳定三维（3D）结构，并对比正向/反向扫描对迟滞效应（Hysteresis）的影响及消除策略。 3. 有机与聚合物电池的柔性革命（OPV）： 有机光伏的优势在于其极佳的柔性和低成本加工潜力。我们将探讨基于体异质结（BHJ）的非富勒烯受体（Non-Fullerene Acceptors, NFAs）的分子设计，分析电荷分离效率与激发态激子动力学之间的关系，并展望其在BIPV（建筑光伏一体化）和可穿戴设备中的实际应用潜力。 第三部分：效率提升的跨界策略与未来展望 要实现薄膜电池的下一代突破，必须依赖于跨学科的创新集成。 1. 串联结构（Tandem Architectures）： 本书重点阐述如何利用薄膜电池的优势构建叠层（多结）器件，以突破单结器件的肖克利-奎伊瑟（Shockley-Queisser）极限。我们将详细分析钙钛矿/CIGS、钙钛矿/Si（尽管本书聚焦非Si，但串联结构是跨越性技术）等关键的中间层接触设计和电流匹配优化。 2. 稳定性、寿命与环境影响： 薄膜技术要实现商业化，稳定性是首要挑战。本部分将探讨如何通过封装技术（Encapsulation）、添加剂工程和本征材料的稳定性改进（如无铅化、无卤化）来确保器件在长期运行环境下的性能衰减最小化。 3. 制造扩展性与经济性分析： 理论效率的突破必须与实际的制造成本挂钩。本书将对比不同薄膜工艺的资本支出（CAPEX）和运营支出（OPEX），分析在卷对卷生产模式下，如何实现线速度与产品质量的平衡，从而推动薄膜光伏在特定市场（如建筑、交通和便携式电源）的渗透率。 本书旨在为光电材料科学家、器件工程师以及光伏产业的战略规划者提供一个全面、深入且面向未来的技术蓝图，聚焦于如何通过精密的材料控制和创新的器件结构设计，推动光伏技术向更轻薄、更灵活、成本更低的未来迈进。

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我个人认为，这本书在**先进材料的兼容性与新结构集成**方面的论述，是其区别于同类书籍的显著标志。当今的晶硅电池发展不再是单一技术的突破，而是多技术融合的系统工程。书中对**异质结技术与钙钛矿叠层电池（Perovskite-on-Silicon Tandem）**的展望部分，展现了作者对未来十年光伏技术演进趋势的敏锐洞察。作者不仅详尽描述了如何解决钙钛矿层在硅片表面的退化问题，还着重分析了如何设计合适的缓冲层和透明导电层来实现高效的电流匹配，这需要对光吸收、界面电荷分离以及不同材料体系的长期稳定性都有深刻的理解。这种前瞻性，让这本书不仅仅是一本回顾历史和现状的总结，更像是一份指引未来研发方向的“路线图”。它的深度使得即便是对叠层技术已有初步了解的读者，也能从中发掘出新的研究切入点。

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这本《Crystalline Silicon Solar Cells》的作者显然是深谙光伏领域前沿技术的专家，从装帧设计上就能感受到那种严谨而专业的学术气息。光是翻开目录，就能窥见其知识体系的广度和深度。我特别留意到它对**异质结电池（HJT）**和**隧穿氧化物钝化接触（TOPCon）**技术的论述，这两块内容可以说是当前晶硅电池技术路线竞争的焦点。作者没有停留在教科书式的理论介绍，而是深入剖析了这些先进结构在界面工程、载流子选择性传输层构建上的具体挑战与最新的解决方案。比如，在讨论TOPCon的隧穿层优化时，书中细致地对比了不同氧化硅厚度、掺杂浓度对界面态密度和隧穿电流的精细调控效果，这对于我这种希望将实验室成果转化为实际高效率产品的工程师来说，简直是如获至宝。它不仅仅告诉你“这样做能提高效率”，更重要的是告诉你“为什么这样做能提高效率，以及在什么工艺窗口内效果最佳”。这种深入到材料物理和器件机理层面的讲解，远超市面上很多浮于表面的技术综述性书籍，让人感觉仿佛是和行业内顶尖的研发人员进行了一次深度研讨会。

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从阅读体验上来说，此书的排版和图表质量令人印象深刻。大量的**SEM/TEM微观结构图、能级图以及I-V曲线对比图**，都经过精心处理，线条清晰、标识明确，极大地增强了信息的传递效率。特别是关于**掺杂剂分布与复合速率的模拟结果**展示，图表直观地展示了不同扩散温度和时间对电场分布的重塑作用，这种视觉化的呈现方式，比纯文字的描述要强效得多。我尤其欣赏作者在每一章末尾设置的“关键概念回顾与展望”，这提供了一个绝佳的机会来巩固前文所学的复杂知识点，并且这些展望部分往往会引出下一章更为深入的讨论，形成了一种流畅且连贯的知识递进结构。总体而言，这本书不仅是一份技术手册，更是一套结构精良、内容扎实的系统化学习资料，对于任何严肃对待晶硅光伏领域的专业人士来说，都具有极高的收藏和研读价值。

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这本书的价值，很大程度上体现在它对**产业化挑战的现实关照**上。许多学术专著往往沉溺于追求极致的实验室效率，但《Crystalline Silicon Solar Cells》却有着“脚踏实地”的气质。在探讨**大尺寸硅片（如M10/G12）的均匀性控制**时，作者没有回避在快速拉晶和扩散过程中，由于温度梯度变化导致的电学性能不均匀性问题。他甚至花了相当篇幅讨论了如何通过改进炉内气氛控制和晶圆切割工艺中的损伤最小化，来保障大面积器件的一致性。这种对成本、良率和规模化生产约束的考量，使得全书的讨论不仅停留在“能做”，更上升到了“如何高效且稳定地制造”的层面。对于正在进行产线升级或新工厂建设的决策者而言，书中所提供的关于工艺窗口优化和在线监测技术的讨论，具有直接的参考价值，它避免了研究者在实验室成功后，面对大规模生产时的“水土不服”。

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初读这本书时，我曾担心其内容会过于偏重基础物理，导致阅读体验晦涩难懂，但事实证明我的顾虑是多余的。作者在组织材料时，表现出了极高的教学智慧。在讲解**钝化理论和缺陷工程**这一核心章节时，他巧妙地运用了大量的对比分析和类比，使得复杂的半导体表面物理概念变得直观易懂。例如，书中将表面缺陷比作“水箱中的泄漏点”，而钝化层则像是一种“智能堵漏剂”，并结合实际的失效案例，展示了如何通过精确控制PECVD或ALD沉积过程中的等离子体能量，来“驯服”这些缺陷。这种叙事方式，极大地降低了非材料学背景的读者进入高阶晶硅电池领域的门槛。更值得称赞的是，书中对**光致衰减（LID）和潜力诱导衰减（PID）**的专题分析，它不仅罗列了现象，更通过一系列实验数据图谱，清晰地揭示了这些衰减机制与材料中特定微杂质（如氧、硼）的相互作用路径，为现场运维人员提供了宝贵的诊断工具。

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经典。深入浅出！介绍了物理意义，参数变化的影响，物理意义和分析方法等。百分百推荐读物。不足之处是年代久远。

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经典。深入浅出！介绍了物理意义，参数变化的影响，物理意义和分析方法等。百分百推荐读物。不足之处是年代久远。

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深入浅出 平易近人

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