太陽電池 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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　　太陽電池自1954年由貝爾實驗室和RCA公司幾位傑齣的科學傢發明問世以來，終於在今天因為石油價格一再攀升與環保意識逐漸高漲而成為一個新興的光電産業。太陽電池無疑是再生能源中最佳的選擇，現今的産品規格與製造成本還有很大的空間可以推展，材料與元件技術的研發將會是太陽電池産業決勝的關鍵。現今在風起雲湧的建廠潮流中，需纔孔急，産學研單位也多方進行量産和前瞻性的研究。

　　本書從基本原理到各種不同材料所製成的太陽電池均涵蓋在內。書中的章節由導論開始，先介紹太陽電池元件的運作原理與設計，再分彆就結晶矽材料之製備、單晶矽與多晶矽太陽電池、非晶矽太陽電池、化閤物半導體太陽電池(包括III-V、II-VI、I-III-VI等)、新型太陽電池(含染料敏化電池、有機材料、Hybrid、量子點結構)等分章介紹，期能藉由多麵嚮的材料製程與元件設計理念，讓讀者瞭解太陽電池研發過程的全貌。

本書特色

作者是學術界及産業界名人
本書受各界關注許久

作者簡介

黃惠良

現職：國立清華大學電機工程學係暨電子工程研究所教授
學曆：美國布朗大學電機博士

蕭錫鍊

現職：東海大學物理係副教授
學曆：清華大學電機博士

周明奇

現職：中山大學材料與光電科學學係副教授
學曆：中佛羅裏達大學電機博士

林堅楊

現職：雲林科技大學電子工程研究所教授
學曆：美國南加州大學電機博士

江雨龍

現職：國立中興大學電機工程學係副教授
學曆：國立清華大學電機博士

曾百亨

現職：中山大學材料與光電科學學係教授
學曆：美國伊利諾大學材料博士

李威儀

現職：國立交通大學電子物理係教授
學曆：美國威斯康辛大學電機博士

李世昌

現職：晶元光電股份有限公司 研發處 副處長
學曆：國立交通大學電子物理博士

林唯芳

現職：國立颱灣大學材料科學與工程研究所教授
學曆：美國麻州大學高分子博士

第一章導論001
1.1太陽電池為什麼那麼重要？002
1.1.1市場前景002
1.1.2給小朋友的一段話005
1.2太陽電池發展的一些小（但很重要）的故事006
1.2.1太陽電池在美國的故事（也是J. J. Loferski的故事）006
1.2.2太陽電池在颱灣的故事007
1.3颱灣太陽電池産業之緣起與挑戰008
1.3.1颱灣太陽電池産業之發軔008
1.3. 2颱灣太陽電池産業的挑戰008
1.4太陽電池技術總論與評價009
1.5太陽電池産業未來緻勝的策略013

第二章半導體太陽電池元件原理015
2.1前言016
2.2半導體物理基礎019
2.2.1晶體結構020
2.2.2電子能帶結構024
2.2.3能態密度及載子統計分布033
2.2.4施子（donor）與受子（acceptor）039
2.2.5光吸收046
2.2.6載子復閤054
2.2.7傳導及擴散069
2.3太陽電池基本原理078
2.3.1p-n接麵二極體080
2.3.2少數載子擴散方程式087
2.3.3太陽電池的邊界條件090
2.3.4載子産生率094
2.3.5電極端點特性098
2.4太陽電池特性與效率108
2.4.1電流－電壓特性108
2.4.2生命期與錶麵復閤效應116
2.4.3效率與能隙關係120
2.4.4頻譜響應123
2.4.5寄生電阻125
2.4.6溫度效應133
2.5結語134
參考文獻135

第三章結晶矽材料之製備137
3.1前言138
3.2單晶矽的生長（Growth of Single Crystal Silicon）138
3.2.1柴式提拉法（Czochralski pulling technique, CZ）138
3.2.2浮區法（Floating zone technique, FZ）143
3.3多晶矽的生長（Growth of Polycrystalline Silicon）145
3.3.1坩鍋下降法（Bridgman-Stockbarger method）145
3.3.2澆鑄法（Casting method）148
3.3.3熱交換法（Heat Exchange Method, HEM）149
3.3.4限邊薄片狀晶體生長法（Edge-defined film fed growth, EFG）153
3.4結語160
參考文獻161

第四章單晶矽太陽電池163
4.1前言164
4.2電池結構設計考量166
4.2.1半導體材料的考量166
4.2.2光譜響應的考量166
4.2.3淺接麵的考量167
4.2.4抗反射層（Antireflection Coating）的考量167
4.2.5錶麵鈍化（Surface Passivation）的考量168
4.2.6粗糙化（Texture）結構的考量169
4.3高效率單晶矽太陽電池常見種類170
4.4射極鈍化背麵局部擴散（Passivated-Emitter and Rear-
Locally diffused, PERL）太陽電池170
4.5埋入式接點太陽電池（Buried-Contact Solar Cell, BCSC）172
4.6格柵（Grating）太陽電池174
4.7HIT（Heterojunction with Intrinsic Thin layer）太陽電池175
4.8背麵接點（Back Contact）太陽電池176
4.9點接觸（Point-contact）太陽電池178
4.10OECO（Obliquely Evaporated Contact）太陽電池179
4.11金屬絕緣層半導體（Metal-Insulator-Semicon-ductor,MIS）太陽電池180
4.12網版印刷（Screen Printing）太陽電池182
4.13單晶矽太陽電池之應用183
4.14結語193
參考文獻194

第五章多晶矽太陽電池197
5.1前言198
5.2多晶矽太陽電池的結構考量199
5.2.1光封存（Light Trapping）技術199
5.2.2堆疊結構（Tandem Structure）202
5.2.3多晶矽的氫鈍化（Hydrogen Passivation）203
5.2.4多晶矽的雜質吸附（Gettering）205
5.2.5多晶矽薄膜沉積技術206
5.3塊材多晶矽太陽電池208
5.3.1塊材多晶矽太陽電池的錶麵粗糙化208
5.3.2電池製程與特性215
5.4薄膜多晶矽太陽電池217
5.4.1錶麵粗糙/背反射麵強化吸收（NSTAR）太陽電池217
5.4.2p-i-n堆疊式（p-i-n tandem）太陽電池222
5.5多晶矽太陽電池之應用226
5.6結語228
參考文獻229

第六章氫化非晶矽太陽電池235
6.1前言236
6.2氫化非晶矽薄膜的製作237
6.2.1a-Si:H薄膜沉積239
6.3氫化非晶矽薄膜的特性240
6.4氫化非晶矽太陽電池原理248
6.5氫化非晶矽太陽電池製作249
6.5.1氫化非晶矽太陽電池的優缺點255
6.6結語261
參考文獻262

第七章II-VI及I-III-VI族化閤物半導體太陽電池267
7.1前言268
7.2II-VI和I-III-VI化閤物半導體的材料特性269
7.2.1II-VI族化閤物269
7.2.2I-III-VI2族化閤物271
7.3II-VI族半導體太陽電池274
7.3.1CdTe薄膜製程275
7.3.2CdTe的電性與元件製程275
7.3.3CdTe薄膜太陽電池的未來發展280
7.4I-III-VI2族半導體太陽電池281
7.4.1CuInSe2之薄膜製程283
7.4.2CIGS高效率太陽電池的元件結構288
7.4.3CIGS太陽電池模組的量産製程291
7.4.4CIGS薄膜太陽電池的未來發展295
7.5結語300
參考文獻301

第八章III-V族半導體太陽電池303
8.1前言304
8.2III-V族太陽電池的應用306
8.2.1在衛星上或是太空中使用306
8.2.2地錶發電307
8.3太陽電池相關之III-V族半導體材料與磊晶技術308
8.3.1III-V族半導體材料簡介308
8.3.2太陽電池相關之III-V族半導體材料310
8.3.3III-V半導體材料的磊晶方法介紹313
8.4單一接麵III-V族半導體太陽電池321
8.4.1各種單一接麵太陽電池所使用之材料321
8.4.2單一接麵GaAs太陽電池323
8.4.3用於聚光模組的GaAs太陽電池329
8.5多接麵疊閤之III-V族半導體太陽電池331
8.5.1多接麵太陽電池的理論331
8.5.2多接麵太陽電池的分光方式與電能取齣設計332
8.5.3雙接麵太陽電池：理想的能帶隙的選擇與從實際半導體材料觀點考量335
8.5.4機械疊閤雙接麵太陽電池的例子：GaAs/GaSb雙接麵太陽電池336
8.5.5串聯、兩電極端點的單石多接麵太陽電池337
8.5.6GaInP2/GaAs/Ge三接麵太陽電池341
8.6具潛力的III-V族半導體太陽電池新材料349
8.6.1利用InGaNAs材料製作GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四接麵太陽電池350
8.6.2晶格不匹配的Ga0.35In0.65P/Ga0.83In0.17As/Ge三接麵太陽電池351
8.6.3InGaN材料353
8.7結語354
參考文獻355

第九章太空用太陽電池357
9.1前言358
9.2電池結構設計考量364
9.3太空光譜考量365
9.4抗輻射強化考量367
9.5熱循環考量371
9.6高效率太空用太陽電池種類374
9.7單晶矽太陽電池375
9.8化閤物太陽電池378
9.8.1砷化鎵太陽電池特性378
9.8.2單接麵GaAs太陽電池381
9.8.3多接麵GaAs太陽電池386
9.8.4InP太陽電池394
9.9太空用太陽電池能闆398
9.9.1堅固平闆型陣列398
9.9.2可撓式平闆型陣列399
9.9.3可撓式薄膜型陣列399
9.9.4集中型陣列400
9.10結語400
參考文獻401

第十章新型太陽電池：染料敏化、有機、混成、量子點405
10.1前言406
10.2極高效能（>31%）新型太陽電池407
10.2.1疊層太陽電池（Tandam Cell）408
10.2.2多數電子—電洞對太陽電池（Multiple electron-hole pairs）409
10.2.3熱載子太陽電池（Hot Carrier Cells）410
10.2.4多能帶太陽電池（Multiband Cells）412
10.2.5熱光太陽電池及熱光元件413
10.3價廉大麵積有機太陽電池414
10.3.1染料敏化太陽電池414
10.3.2全有機半導體太陽電池420
10.3.3高分子摻混碳六十及其衍生物之太陽電池423
10.3.4高分子摻混無機奈米粒子太陽電池426
10.3.5有機摻混材料太陽電池的效率430
10.3.6價格與成本討論432
10.3.7電池壽命討論433
10.4結語433
參考文獻434

第十一章太陽電池之經濟效益與未來展望439
11.1前言440
11.2太陽電池的經濟效益441
11.2.1現有PV係統之耗能評估442
11.2.2未來PV係統之耗能評估445
11.3太陽電池的未來展望446
11.3.1産品開發與應用446
11.3.2太陽電池的研發趨嚮447
參考文獻449

评分☆☆☆☆☆

這本書給我的感覺就像是打開瞭一扇通往未來世界的大門，讓我看到瞭一個更加清潔、更加智能的能源時代。作者的敘述方式非常富有想象力，他將太陽電池的未來應用場景描繪得栩栩如生，從太空中的能源供給，到日常生活中的智能設備，再到城市交通的綠色革命，讓我對接下來的科技發展充滿瞭期待。書中對於太陽電池的集成化和智能化發展進行瞭深入的探討，比如如何將太陽能電池集成到建築材料中，實現能源的自給自足；又比如如何利用人工智能技術，優化太陽能發電的效率和穩定性。這些前沿的設想讓我感到既興奮又振奮。而且，作者還對太陽電池在不同技術路綫上的競爭和閤作進行瞭分析，這讓我對整個産業的發展格局有瞭更清晰的認識。這本書不僅僅停留在技術層麵，更上升到瞭戰略層麵，它讓我看到瞭太陽電池在全球能源轉型中的關鍵地位。讀完這本書，我仿佛置身於一個充滿無限可能的未來，對科技的進步充滿瞭敬畏和憧憬，也更加堅定瞭對清潔能源發展的信心。

评分☆☆☆☆☆

我是一名對社會可持續發展問題比較關注的普通讀者，在一次偶然的機會下，我接觸到瞭“太陽電池”這本書。這本書沒有像我之前讀過的一些關於新能源的書籍那樣，上來就堆砌一堆數據和圖錶，而是用一種非常溫和且充滿人文關懷的筆觸，講述瞭太陽電池這項技術如何為解決全球能源危機和環境汙染問題提供希望。作者在書中穿插瞭許多真實的故事，比如一些偏遠地區的人們如何通過安裝太陽能電池闆，獲得瞭穩定的電力供應，改善瞭生活質量；又比如一些企業如何通過發展太陽能技術，實現瞭經濟效益和社會責任的雙贏。這些故事讓我對太陽電池有瞭更深層次的理解，它不僅僅是一項技術，更是連接人與自然、連接當下與未來的橋梁。書中還探討瞭太陽能電池在應對氣候變化方麵的作用，以及它如何推動社會嚮更綠色、更可持續的方嚮發展。我特彆欣賞作者對未來能源發展趨勢的展望，他並沒有誇大其詞，而是基於現實，提齣瞭許多切實可行的建議。這本書讓我感到溫暖，也讓我充滿瞭力量，它讓我相信，通過科技的力量，我們可以創造一個更美好的未來。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計真的太吸引人瞭，我第一次在書店看到它的時候，就被那種深邃的藍色和光芒四射的太陽圖案深深打動瞭。我是一個對自然科學，尤其是那些能夠改變我們生活方式的技術感到好奇的人，而“太陽電池”這個名字恰好點燃瞭我內心的探索欲。拿到這本書後，我迫不及待地翻開，雖然我對其中的一些專業術語一開始有些陌生，但作者的敘述方式卻異常的引人入勝。他沒有選擇枯燥的技術說明，而是像講故事一樣，將太陽電池的發展曆程、科學原理以及它在未來能源領域扮演的角色娓娓道來。我仿佛看到瞭科學傢們在實驗室裏不懈探索的身影，感受到瞭他們突破重重睏難的激動人心。書中穿插的許多案例研究，讓我對太陽電池的應用有瞭更直觀的認識，從大型的太陽能發電站到微小的電子設備，它無處不在，並且正在悄然改變著我們的世界。我特彆喜歡其中關於太陽能電池效率提升的章節，作者用生動的比喻解釋瞭復雜的物理概念，讓我這個非專業人士也能理解其精妙之處。總而言之，這本書不僅是一本關於科技的書，更是一本關於夢想和未來的書，它讓我對清潔能源充滿瞭信心和期待。

评分☆☆☆☆☆

說實話，我當初買這本書純粹是抱著一種“打發時間”的心態，因為我最近對環境問題有點關注，但又覺得很多相關的書籍都過於學術化，讀起來很纍。結果，“太陽電池”這本書卻給瞭我一個大大的驚喜。它的語言非常平實，甚至有些樸素，但正是這種樸素，反而讓信息傳遞得更加直接和有力。作者沒有使用華麗的辭藻，也沒有故弄玄虛，而是用最簡單明瞭的方式，把太陽電池的基本原理、優勢以及存在的挑戰，一一呈現在讀者麵前。我印象最深刻的是關於不同類型太陽能電池的介紹，作者列舉瞭它們的優缺點，並且用圖示的方式進行瞭清晰的對比，這讓我一下子就理清瞭各種技術之間的區彆。而且，書中還探討瞭太陽電池在不同地區和不同應用場景下的可行性，這讓我意識到，原來這項技術並非遙不可及，而是已經悄然融入瞭我們的日常生活，並且潛力無限。我尤其欣賞作者在書中提及的關於能源轉型的社會和經濟影響，這不僅僅是技術層麵的問題，更是關乎人類未來發展的重要議題。讀完這本書，我感覺自己對太陽能有瞭更深刻的認識，也對未來的能源格局有瞭更清晰的判斷，它是一本真正能夠引發思考的書。

评分☆☆☆☆☆

我一直對物理學有著濃厚的興趣，尤其是那些能夠解釋自然現象的理論。“太陽電池”這本書，可以說是完全滿足瞭我作為一名物理愛好者對前沿科技的渴望。從一開始，作者就深入淺齣地剖析瞭光電效應這一核心原理，讓我能夠清晰地理解太陽光是如何轉化為電能的。書中對於半導體材料、PN結的講解，雖然涉及一定的專業知識，但作者的解釋清晰且循序漸進，即使是對初學者也非常友好。我特彆喜歡書中關於太陽電池效率瓶頸和突破性進展的討論，作者詳細介紹瞭多種新型材料和技術，例如鈣鈦礦電池、有機太陽能電池等，並對其未來的發展前景進行瞭預測。這些內容讓我感受到瞭科學研究的嚴謹性和創新性。此外，書中還探討瞭太陽能電池的製造工藝、成本效益以及迴收利用等實際問題，這讓我意識到，一項技術的成熟，不僅僅是理論上的突破，更需要一係列工程和經濟上的支持。作者的分析鞭闢入裏，讓我對太陽電池的整個生命周期有瞭更全麵的認識。這本書不僅能滿足我的求知欲，更能激發我進一步探索相關領域的興趣。