本書著重在太陽電池的基本工作原理和設計、傳統的電池製造技術和改進技術,以及這些電池係統設計上的考量重點。全書一共包括十四章。第一章簡介瞭太陽電池的由來以及太陽光的特性;第二章簡要迴顧瞭半導體的基本特性,以及製作電池所需的半導體材料的相關性質;第三章介紹瞭太陽光與半導體之間的交互作用,涵蓋半導體對光的吸收過程、載子的産生與復閤,以及半導體元件物理的基本方程式等。
以上三章是太陽電池相關背景知識的建立與迴顧,而第四章開始分析p-n接麵未照光和照光時的基本特性;第五章探討光電能量轉換過程中效率的極限以及各種非理想的因素對效率的影響,並敘述太陽電池效率的測量方法;第六章介紹傳統的矽太陽電池標準製造技術與流程;第七章則是介紹針對前一章各個步驟的缺點而研發齣來的改進技術;第八章說明在矽太陽電池設計上的考量細節。例如,如何決定在接麵兩側的最佳摻雜濃度、接麵的最佳位置、電池上電極的最好形狀、電池的最小光學損失等;第九章介紹除瞭p-n接麵以外,其他可以産生電子學不對稱性的元件結構;第十章討論某些能用來取代單晶矽的新穎材料,以及以此材料製作的太陽電池之結構及性能;第十一章則是探討另一種有可能在現有的電池技術上,降低太陽光電發電成本的方法,那就是聚光型係統。
以上各章探討瞭太陽電池的特性與各種設計和製造技術,最後三章著重在介紹太陽光電係統的應用,包括小型係統、住宅用和集中型發電係統。
作者簡介
Martin A. Green
現職
澳洲新南威爾斯大學教授 (Scientia Professor)
澳洲新南威爾斯大學太陽光電卓越研究中心執行研究主任
學經曆
澳洲Queensland University工程學士
加拿大McMaster University博士
Australian Academy of Science Fellow
Australian Academy of Technological Science and Engineering Fellow
Institute of Electrical and Electronic Engineers Fellow
第一章 太陽電池和太陽光
1.1 前言
1.2 太陽電池發展概況
1.3 陽光的物理來源
1.4 太陽常數
1.5 地球錶麵的陽光強度
1.6 直接輻射和漫射輻射
1.7 太陽的視運動
1.8 太陽的日照數據
1.9 結語
第二章 半導體特性的迴顧
2.1 前言
2.2 晶體結構和方嚮性
2.3 禁止能隙
2.4 允許能態的佔有機率
2.5 電子和電洞
2.6 電子和電洞的動力學
2.7 允許能態的能量密度
2.8 電子和電洞的密度
2.9 族半導體的鍵結模型
2.10 族和Ⅴ族摻雜劑
2.11 載子濃度
2.12 雜質半導體中費米能階的位置
2.13 其他類型雜質的影響
2.14 載子的傳輸
2.15 結語
第三章 産生、復閤及元件物理的基本方程式
3.1 前言
3.2 光與半導體的交互作用
3.3 光吸收
3.4 復閤過程
3.5 半導體元件物理的基本方程式
3.6 結語
第四章 p-n接麵二極體
4.1 前言
4.2 p-n接麵的靜電學
4.3 接麵電容
4.4 載子注入
4.5 準中性區的擴散流
4.6 暗特性
4.7 照光特性
4.8 太陽電池的輸齣參數
4.9 有限電池尺寸對I 0 的影響
4.10 結語
第五章 效率的極限、損失和測量
5.1 前言
5.2 效率的極限
5.3 溫度的影響
5.4 效率損失
5.5 效率測試
5.6 結語
第六章 標準矽太陽電池技術
6.1 前言
6.2 矽砂還原為冶金級矽
6.3 冶金級矽提純為半導體級矽
6.4 半導體級多晶矽變成單晶矽片
6.5 單晶矽片製成太陽電池
6.6 太陽電池封裝成太陽電池模組
6.7 能量計算
6.8 結語
第七章 改進的矽電池技術
7.1 前言
7.2 太陽電池級矽
7.3 矽片
7.4 電池的製造和互連
7.5 候選工廠的分析
7.6 結語
第八章 矽太陽電池的設計
8.1 前言
8.2 主要依據
8.3 基闆摻雜
8.4 背麵電場
8.5 頂層的限製
8.6 上電極的設計
8.7 光學設計
8.8 光譜響應
8.9 結語
第九章 其他元件結構
9.1 前言
9.2 同質接麵
9.3 半導體異質接麵
9.4 金屬-半導體異質接麵
9.5 實用的低電阻接觸
9.6 MIS太陽電池
9.7 光電化學電池
9.8 結語
第十章 其他半導體
10.1 前言
10.2 多晶矽
10.3 非晶矽
10.4 砷化鎵太陽電池
10.5 Cu2S/CdS太陽電池
10.6 結語
第十一章 聚光型係統
11.1 前言
11.2 理想聚光器
11.3 固定式和定期調整式聚光器
11.4 具追蹤功能的聚光器
11.5 聚光型電池設計
11.6 超高效率係統
11.7 結語
第十二章 太陽光電係統:組成與應用
12.1 前言
12.2 能量的儲存
12.3 功率調節裝置
12.4 太陽光電應用
12.5 結語
第十三章 獨立型係統的設計
13.1 前言
13.2 太陽電池模組的性能
13.3 蓄電池性能
13.4 功率控製
13.5 係統的規模估算
13.6 抽水站
13.7 結語
第十四章 住宅用和集中型太陽能電力係統
14.1 前言
14.2 住宅用的係統
14.3 集中型發電廠
14.4 結語
這本《太陽電池工作電池、技術與係統應用》的齣版,簡直是為我們這些想更深入瞭解太陽能發電的「門外漢」量身打造的!我平常雖然關心環保,但對於太陽能發電的實際運作總是有點霧裡看花。這本書的好處在於,它從最根本的「電池」概念齣發,把原本複雜的物理原理,用很貼近生活、甚至有點像是科普讀物的筆觸講解,讓我這個沒有理工背景的人也能輕鬆理解。像是書中提到不同材料的太陽電池,它們的結構、製程,甚至是歷史演進,都描繪得相當生動。我特別欣賞它不隻停留在理論層麵,而是花瞭很大的篇幅去探討「技術」的進展。像是過去大傢對於太陽能發電效率的疑慮,書中就一一列舉瞭各項技術的突破,從材料科學的創新到製程的優化,讓我看到這個產業是多麼地蓬勃發展。更別說,它還觸及瞭「係統應用」的部分,這對我來說就像是把前麵學到的知識串連起來,看到太陽能發電是如何實際應用在我們的生活中,像是屋頂型的太陽能電廠,或是結閤儲能係統的離網解決方案。書中也提及瞭國際上的一些成功案例,這也讓我對颱灣未來的太陽能發展更有信心,也更期待看到書中的技術能實際落地。
评分我個人對於《太陽電池工作電池、技術與係統應用》這本書的「係統應用」部分,感到非常驚豔。過往接觸到的太陽能相關資訊,大多著重在太陽能闆本身的發電效率,或是某些單一技術的進展,但這本書卻能將「電池」、「技術」與「係統應用」這三個關鍵環節,巧妙地整閤在一起,形成一個完整的知識體係。這對我這樣一個想要瞭解太陽能發電「全貌」的讀者來說,實在太有幫助瞭。書中詳細闡述瞭,當我們擁有瞭高效的太陽電池技術之後,如何將它們組閤成一個穩定的發電係統,並且進一步應用到不同的場景。例如,在傢庭用電方麵,如何規劃屋頂型的太陽能發電係統,搭配儲能設備,實現能源的自給自足;在工業應用方麵,大型太陽能電廠的建置、併網的考量,以及如何與現有電網協調。更讓我印象深刻的是,書中也探討瞭一些比較進階的係統應用,像是太陽能電動車、太陽能船隻,甚至是太空中的太陽能應用,這些都讓我大開眼界,也看到瞭太陽能發電的無限潛力。這本書不隻是一本技術手冊,更像是一本引導我們思考未來能源結構的啟示錄。
评分我必須說,《太陽電池工作電池、技術與係統應用》這本書,在「技術」的呈現上,真的非常紮實。對於我這種對科技發展趨勢比較敏感的讀者來說,這本書就像是一個最新的技術報告。它不隻是簡單地介紹現有的太陽能電池類型,而是深入地探討瞭各種技術的「演進」與「瓶頸」。例如,書中對於不同世代的太陽電池技術,像是第一代矽基電池、第二代薄膜電池,以及正在快速發展的第三代及之後的技術,例如鈣鈦礦電池、有機太陽能電池等,都做瞭非常詳盡的介紹。它分析瞭這些新技術在材料、結構、製程等方麵的創新,以及它們在效率、成本、穩定性、製備方法等方麵的優勢與挑戰。我尤其對書中關於「提高效率」和「降低成本」的技術策略很感興趣。它探討瞭如何透過新的材料配方、精準的結構設計、先進的製程控製,甚至跨領域的技術整閤,來剋服目前的技術瓶頸,讓太陽能發電的經濟效益更上一層樓。這本書讓我瞭解到,太陽能產業並非停滯不前,而是一個不斷追求突破、充滿活力的領域。
评分哇,拿到這本《太陽電池工作電池、技術與係統應用》的書,真是讓人眼睛一亮!作為一個對綠能議題一直很有興趣的颱灣讀者,我真的覺得這本書太及時瞭!尤其最近我們颱灣越來越重視再生能源的發展,從政府的能源政策到民間企業的投入,太陽能都扮演著越來越重要的角色。這本書從最基礎的「電池工作原理」開始講起,對我來說,這就像是解鎖瞭太陽能發電的神奇密碼。以前總覺得太陽能闆就是一片黑黑的東西,曬到太陽就能發電,但這本書深入淺齣地解釋瞭光電轉換的物理機製,還有不同種類的太陽電池,像是矽基、薄膜電池等等,它們各自有哪些優缺點,又是如何剋服挑戰不斷進步的。書中也提到瞭很多最新的技術發展,例如高效率電池的突破,或是如何讓太陽能闆在各種環境下都能有更好的發電錶現。我對書中探討的「技術」部分尤其感興趣,像是如何提高轉換效率、降低成本,還有如何讓太陽能闆更加耐用、抗老化,這些都直接關係到太陽能發電的普及和經濟效益。颱灣地處亞熱帶,日照資源豐富,但同時也麵臨颱風、高溫等挑戰,書中探討的這些技術,我相信對於我們在地化應用非常有啟發性。
评分不得不說,《太陽電池工作電池、技術與係統應用》這本書,以「工作原理」的切入點,非常適閤像我這樣,想要從根本上理解事物運作機製的讀者。它並沒有一開始就拋齣一堆複雜的術語,而是從「電池」最基本的概念齣發,解釋瞭太陽能發電的核心——光電轉換是如何發生的。書中運用瞭許多圖錶和示意圖,將光子如何撞擊半導體材料,激發電子,進而產生電流的過程,描繪得清晰易懂。我尤其喜歡它對於不同「工作原理」的太陽電池,例如光伏效應、光熱電效應等等,做瞭細緻的區分和比較。這讓我瞭解到,原來太陽能發電並不是隻有一種模式,而是存在多種不同的技術路徑。書中也探討瞭,為什麼不同的材料會有不同的光電轉換效率,以及如何透過材料的選擇和改進,來提升電池的性能。這部分知識對於理解為何有些太陽能闆比其他更貴、效率更高,有很大的幫助。總之,這本書為我打下瞭堅實的基礎,讓我能夠更自信地去理解後續更複雜的技術和係統應用。
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