薄膜太陽能電池材料

第一章 導(dǎo)論

1．1 當(dāng)前太陽能利用趨勢(shì)

1．2 薄膜太陽能電池的工作原理

1．3 量子點(diǎn)太陽能電池

1．4 等離子體太陽能電池

1．5 使用地球上儲(chǔ)量豐富的材料制作薄膜太陽能電池

第二章 Cu2ZnSn（S1-xSex）4二元化合物的生長及使用這類

化合物制作的薄膜太陽能電池

2．1 Cu2S和Cu2Se吸收層

2．2 Cu2S太陽能電池

2．3 SnS、SnS2和Sn2S3吸收層

2．4 SnSe和SnSe，吸收層

2．5 SnS薄膜太陽能電池

2．6 太陽能電池的窗口層

2．6．1 ZnS

2．6．2 ZnSe

第三章 四元和五元Cu2ZnSn（S1-xSex）4吸收層的生長

3．1 Cu2ZnSn（S1-xSex）4的生長

3．2 Cu2ZnSnS4的生長

3．2．1 真空熱蒸發(fā)

3．2．2 濺射

3．2．3 脈沖激光沉積

3．2．4 納米晶的合成

3．2．5 旋轉(zhuǎn)涂布

3．2．6 絲網(wǎng)印刷

3．2．7 電沉積

3．2．8 噴霧熱分解

3．3 Cu2ZnSnSe4的生長

3．3．1 共蒸發(fā)

3．3．2 濺射

3．3．3 脈沖激光沉積

3．3．4 納米晶

3．3．5 電沉積

3．4 Cu2ZnSn（SSe）4的生長

3．5 CuZnSn、cu2ZnSnS4和Cu2ZnSnSe4前驅(qū)體的硫化或硒化

第四章 表征技術(shù)在薄膜分析中的作用

4．1 能量色散x射線譜

4．2 x射線熒光

4．3 二次離子質(zhì)譜

4．4 電感耦合等離子體質(zhì)譜

4．5 Cu2ZnSn（S1-xSex）4 x射線光電子能譜

4．6 掃描電子顯微鏡

4．7 原子力顯微鏡

4．8 Cu2ZnSn（S1-xsex）4的x射線衍射

4．9 Cu2ZnSn（Sl-xSex）4的光學(xué)性質(zhì)

4．9．1 Cu2ZnSnS4和Cu2ZnSnSe4的能帶結(jié)構(gòu)

4．9．2 Cu2ZnSnS4和Cu2ZnSnSe4光致發(fā)光

4．10 拉曼光譜

4．10．1 Cu2ZnSnS4的拉曼光譜研究

4．10．2 Cu2ZnSnSe4的拉曼光譜研究

4．10．3 Cu2ZnSn（Sl-xSex）4的拉曼分析

4．11 Cu2ZnSn（S1-xSex）4薄膜的電性能

第五章 Cu2ZnSn（S1-xSex）4薄膜太陽能電池的制作及其特征

5．1 異質(zhì)結(jié)太陽能電池的能帶結(jié)構(gòu)

5．2 Cu2ZnSnS4薄膜太陽能電池

5．3 Cu2ZnSnSe4薄膜太陽能電池

5．3．1 cu2ZnSn（s1-xSex）4薄膜太陽能電池

5．4 結(jié)的C-V分析

5．5 時(shí)間分辨光致發(fā)光

5．6 電子束誘導(dǎo)感生電流研究

參考文獻(xiàn)2100433B

《薄膜太陽能電池材料/新能源科技譯叢》為引進(jìn)版圖書，共分為五章，主要介紹了光伏技術(shù)在太陽能電池加工領(lǐng)域的發(fā)展現(xiàn)狀，討論了包括薄膜太陽能電池在內(nèi)的太陽能材料的基本特性和制作方法，探討了Cu2ZnSn（S1-xSex）4系統(tǒng)及其在太陽能電池領(lǐng)域的應(yīng)用?！侗∧ぬ柲茈姵夭牧?新能源科技譯叢》可以作為一本教材或參考書，適合物理系、動(dòng)力與能源系、材料系、電子工程系、化學(xué)系或其他相關(guān)專業(yè)的本科生、研究生和教師學(xué)習(xí)研究薄膜太陽能電池技術(shù)?！侗∧ぬ柲茈姵夭牧?新能源科技譯叢》也可以作為相關(guān)研究機(jī)構(gòu)科學(xué)家或相關(guān)企業(yè)工程師的參考資料，為研究開發(fā)各種類型薄膜太陽能電池提供幫助。

光電轉(zhuǎn)換電池材料，能將吸收的太陽能轉(zhuǎn)換為電能并用于制備電池的材料。

所制電池稱光電轉(zhuǎn)換電池，簡稱太陽電池、光電池。太陽能是一種巨大的能源，地球上一年中接收到的太陽能高達(dá)1.8×1018千瓦·時(shí)。太陽電池是最清潔的能源，其應(yīng)用非常廣泛。種類和制備　光電轉(zhuǎn)換電池材料按原理和電池結(jié)構(gòu)分為半導(dǎo)體太陽電池材料、光電化學(xué)電池材料和有機(jī)光電轉(zhuǎn)換電池材料。常用的是半導(dǎo)體太陽電池材料，主要有硅太陽電池材料，包括單晶硅、多晶硅和非晶硅；化合物半導(dǎo)體太陽電池材料，如Ⅲ–Ⅴ族、Ⅱ–Ⅵ族化合物半導(dǎo)體，多以薄膜形式應(yīng)用。有機(jī)光電轉(zhuǎn)換電池材料是正在發(fā)展的一種太陽電池材料，它擬合光合作用中心，基本反應(yīng)單元由有機(jī)分子組成。光電轉(zhuǎn)換電池材料的制備工藝依材料種類、形態(tài)而異。單晶材料主要采用直拉法和區(qū)熔法制備。薄膜材料可采用外延生長、氣相沉積、濺射、真空蒸發(fā)等工藝方法制備。有機(jī)光電轉(zhuǎn)換電池材料采用有機(jī)合成等方法制備。尋求大面積、高效率、長壽命、低成本、抗輻射、重量輕的光電轉(zhuǎn)換電池材料是其發(fā)展方向。工作原理　半導(dǎo)體太陽電池材料的工作原理是：將相同材料或兩種不同半導(dǎo)體材料做成PN結(jié)電池結(jié)構(gòu)，當(dāng)太陽光照射其表面時(shí)，通過PN結(jié)產(chǎn)生的光生伏打效應(yīng)將太陽能轉(zhuǎn)換為電能。實(shí)現(xiàn)這一光電轉(zhuǎn)換的過程是：電池材料在陽光照射下，吸收了能量大于其禁帶寬度的光子，在N區(qū)耗盡區(qū)和P區(qū)激發(fā)產(chǎn)生光生電子–空穴對(duì)；光生電子–空穴對(duì)在耗盡區(qū)產(chǎn)生后，立即被內(nèi)建場分離，光生電子進(jìn)入N區(qū)，而光生空穴被推入P區(qū)。根據(jù)耗盡近似條件，耗盡區(qū)邊界處的載流子濃度近似為零。在N區(qū)中，光生電子–空穴對(duì)產(chǎn)生以后，光生空穴便向PN結(jié)邊界擴(kuò)散，一旦到達(dá)PN結(jié)邊界，立即受到內(nèi)建電場作用，被電動(dòng)力牽引作漂移運(yùn)動(dòng)，超過耗盡區(qū)進(jìn)入P區(qū)，而光生電子（多數(shù)載流子）則被留在N區(qū)。P區(qū)中的光生電子（少數(shù)載流子）同樣地由擴(kuò)散、漂移進(jìn)入N區(qū)，光生空穴（多數(shù)載流子）留在P區(qū)。如此便在PN結(jié)兩側(cè)形成正、負(fù)電荷的積累，產(chǎn)生了光生電壓。這一過程就是半導(dǎo)體光電轉(zhuǎn)換電池材料工作的原理，即光生伏打效應(yīng)。當(dāng)光電轉(zhuǎn)換PN結(jié)構(gòu)電池材料做上電極形成光電池并接上一負(fù)載后，光電流就從P區(qū)經(jīng)負(fù)載流向N區(qū)，負(fù)載中即得到電功率輸出。太陽電池光電特性　表征參數(shù)有以下6種：①光電轉(zhuǎn)換效率。電池受光照射后，其輸出電功率與入射光功率之比。②填充因子。電池的最大輸出功率與開路電壓和短路電流乘積之比。③短路電流。受光照的電池被短路，PN結(jié)處于零偏壓時(shí)的電流。④開路電壓。電池受光照而未接負(fù)載時(shí)兩端出現(xiàn)的光電壓。⑤光譜響應(yīng)。電池對(duì)各種光譜輻照度的響應(yīng)。響應(yīng)是指一定能量的單色光入射到電池表面時(shí)，所產(chǎn)生的光生載流子被收集后形成的光生電流的大小。⑥抗輻照特性。光電池抵抗空間各種射線輻照損傷的能力。它影響電池在空間使用的壽命。材料選擇原則　光電池的質(zhì)量除與器件工藝有關(guān)外，起決定作用的是材料特性，主要材料特性參數(shù)有以下4種：①禁帶寬度。半導(dǎo)體的導(dǎo)帶最低能量與價(jià)帶最高能量的間隙，它決定光電池的光電轉(zhuǎn)換效率、光電池的開路電壓和短路電流的理論值。②少數(shù)載流子（簡稱少子）的擴(kuò)散長度和壽命。它對(duì)光電池的反向飽和電流和收集光生載流子的效率有影響。③光學(xué)性質(zhì)。只有大于材料禁帶寬度的那些光子，才能產(chǎn)生本征吸收，有利于提高光電轉(zhuǎn)換效率。④晶體完整性。材料的完整性影響遷移率、少子壽命和光吸收等電學(xué)和光學(xué)特性，從而影響光電池特性。

本書從基本的新能源汽車講起，全面介紹了新能源汽車與綠色環(huán)境、新能源汽車的心臟――動(dòng)力電池、動(dòng)力電池的類型、動(dòng)力鋰離子電池的材料、動(dòng)力金屬氫化物-鎳電池材料、超級(jí)電池和鉛碳電池材料、燃料電池材料的研究成果和未來發(fā)展趨勢(shì)，集科學(xué)性、知識(shí)性和系統(tǒng)性于一體，可讀性強(qiáng)，適合企業(yè)、科研、學(xué)校、商貿(mào)、咨詢、媒體的相關(guān)人員參考學(xué)習(xí)。