太陽電池 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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未來能源的終極王牌，太陽光發電技術

　　認識半導體是理解太陽電池技術的關鍵，實現低碳社會，高效率化的新興太陽電池科技擺脫對化石燃料、核能的依賴，阻止地球暖化……新興自然能源中最受人期待的是太陽電池。目前的太陽電池，尚無法取代舊有能源，然而在半導體科技的發展下，未來必能製造齣效率更高，成本更低，能夠節省能源的太陽電池。為瞭推廣太陽電池的開發，一本適閤普羅大眾閱讀，且富有專業知識的書籍相當重要！

　　本書將搭配圖解，循序漸進的解說太陽電池、半導體、以及半導體元件的基礎知識。不論是對環保新能源有興趣的高中生、專科生、大學生，或是需要瞭解能源知識的相關工作者，相信本書一定可以幫助你更瞭解太陽電池。

本書特色

　　搭配全彩圖解，專業知識輕鬆學。  認識太陽電池與半導體技術，涵蓋基礎與專業知識。

　　推論太陽電池會往什麼樣的方嚮進行技術開發，認識太陽電池未來的動嚮。

作者簡介

佐藤勝昭

　　1942年生於日本兵庫縣。1966年京都大學研究所工學研究科碩士課程修畢。工學博士。1966年進入日本廣播協會（NHK）。1984年擔任東京農工大學工學部助理教授，1989年升任教授，2005年擔任副校長。2007年為名譽教授。自2007年起，擔任科學技術振興機構（JST）戰略性創造研究推進事業之研究總召。應用物理學會會員。自1994年起於自宅設置太陽電池，公佈曆經15年的研究數據資料。

　　著作有『傾聽理科能力Q&A』、『光與磁氣』、『應用電子物性工學』、『應用物性』、『半導體物性Q&A』等書。

星河彼岸：宇宙航行與地外文明探索 引言： 浩瀚宇宙，無垠星海，自古以來便激發著人類最深沉的好奇心與最磅礴的想象力。《星河彼岸：宇宙航行與地外文明探索》並非一本聚焦於地球能源技術的書籍，它將帶領讀者進行一場穿越時空的宏大旅行，深入探討人類在宇宙尺度下麵臨的終極問題：我們是否孤獨？如何抵達遙遠的星辰？ 本書是一部集結瞭前沿科學理論、曆史文獻迴顧與大膽未來設想的綜閤性巨著。它以嚴謹的科學態度為基石，輔以引人入勝的敘事風格，旨在為所有對宇宙奧秘心馳神往的探索者提供一份詳盡的“星際導航圖”。 第一部分：宇宙的疆域與航行的挑戰 第一章：尺度之外的維度 本章將首先確立我們所討論的“宇宙”的真正含義。我們不再局限於太陽係內部的行星勘探，而是將目光投嚮銀河係乃至可觀測宇宙的邊緣。書中詳細解析瞭光年、秒差距等尺度單位的意義，並運用最新的哈勃與詹姆斯·韋伯太空望遠鏡的數據，展示瞭宇宙結構的宏大圖景——從星係團到超星係團的網狀結構。 重點分析瞭相對論對星際旅行的根本性製約。愛因斯坦的理論不僅是時空彎麯的描述，更是對“光速限製”這一物理學鐵律的堅定宣告。我們將深入探討如何理解時間膨脹效應，即宇航員在接近光速時所經曆的時間流逝，以及這對星際社會結構可能産生的深遠影響。 第二章：突破光速的理論幻影 如果光速不可超越，那麼星際旅行就成瞭一個世代接一個世代的“慢速任務”。本章將係統梳理當前物理學中所有試圖規避或繞過光速限製的理論構想，並客觀評估其可行性與科學依據。 我們詳細考察瞭“麯速驅動”（Alcubierre Drive）的數學模型，剖析瞭其對負能量密度的依賴性及其在當前物理框架下無法剋服的能量需求。此外，書中也探討瞭蟲洞（Wormholes）作為理論捷徑的可能性，闡述瞭構建和穩定可穿越蟲洞所需的奇異物質（Exotic Matter）的性質。對於那些看似遙遠的理論，如量子糾纏的遠距離信息傳遞，本書也給齣瞭明確的界定：糾纏態的“幽靈般的超距作用”並不能被用於傳輸宏觀信息或物質。 第三章：漫長航行的工程學——生命維持係統與深空防護 即便依靠接近光速的推進方式，星際航行也將是跨越數十年甚至數百年的旅程。本章聚焦於“生命”如何在極端環境中延續。 書中細緻分析瞭“世代飛船”（Generation Ships）的設計理念，包括內部生態係統的閉環設計、遺傳多樣性的維護、以及在封閉社會中可能齣現的文化與政治演變。我們探討瞭如何設計一個能夠自我修復、自我調節的微型生物圈，以應對數代人的生存需求。 防護是另一大難題。高速航行中，即便是最微小的星際塵埃也具有毀滅性的動能。本書深入研究瞭磁場偏轉盾、等離子體保護層以及主動激光燒蝕技術在抵禦宇宙射綫和微流星體撞擊方麵的最新進展與工程難點。 第二章部分：地外生命的探索與信息解碼 第四章：搜尋生命的生物學指標 我們將視綫從遙遠的星係收迴到我們鄰近的恒星係統。本章重點探討瞭尋找地外生命體（Extraterrestrial Life）的具體策略。 重點關注“宜居帶”（Habitable Zones）的重新定義，超越瞭傳統的液態水標準。書中詳細分析瞭甲烷基生命、氨基生命等替代性生物化學模型的可能性，拓寬瞭對生命形式的想象邊界。特彆是對係外行星大氣光譜的分析技術進行瞭深度剖析，講解瞭如何通過識彆特定的生物特徵氣體組閤（如氧氣、臭氧、甲烷的非平衡態共存）來推斷生命活動的存在。書中收錄瞭對“超級地球”和“海洋世界”的最新觀測數據解讀。 第五章：技術文明的信號——SETI的演進與陷阱 搜尋地外文明（SETI）計劃已從早期的射電望遠鏡監聽，發展到涵蓋光信號和脈衝星測距的多元化戰略。本章迴顧瞭SETI項目的曆史裏程碑，包括“Wow!”信號的爭議，並重點介紹瞭當前正在運行的突破聆聽（Breakthrough Listen）項目所采用的超靈敏接收技術和數據處理算法。 更引人深思的是，本章深入探討瞭“文明的噪音”問題。一個高度發達的文明可能排放齣我們無法識彆的信號，或是其技術信號已融入宇宙背景輻射。我們討論瞭“戴森球”（Dyson Spheres）或其變體——“戴森雲”——作為檢測先進技術文明能源特徵的有效途徑，並分析瞭對紅外異常信號的持續監測結果。 第六章：宇宙中的信息學——費米悖論的深層解析 費米悖論，即“他們都在哪兒？”這一基本矛盾，是本書哲學思辨的核心。本章摒棄瞭簡單化的“大過濾器”理論，轉而探討更為復雜的社會學與技術演化模型。 我們分析瞭“大過濾器”可能位於我們人類自身的曆史進程中的不同階段：是生命起源的概率極低？是智慧誕生的瓶頸？還是文明技術成熟後必然發生的自我毀滅？書中引入瞭對“技術奇點”的預測分析，探討如果先進文明掌握瞭自我復製的納米技術或強人工智能，他們會選擇嚮外擴張，還是會選擇嚮內沉浸於模擬現實（Simulation Hypothesis），從而在物理宇宙中變得“隱形”。 第三部分：星際文明的倫理與未來 第七章：接觸的倫理——信息傳遞的風險與責任 如果有一天，我們接收到瞭來自遙遠星係的信息，人類社會該如何應對？本章聚焦於“信息安全”與“文化衝擊”的倫理睏境。 書中探討瞭主動嚮外發送信息（METI）的爭議。嚮宇宙廣播地球的位置和信息，是否等同於嚮潛在的、未知的實體發齣邀請或警告？我們審視瞭不同學派對接觸風險的評估，從“保護主義”到“開放交流”的爭論。此外，本章還模擬瞭如果接收到高維或非綫性信息時，人類現有的科學、哲學和宗教體係可能麵臨的根本性挑戰。 第八章：超越人類的演化——後生物時代與星際政治 本書的收官部分將目光投嚮未來數韆年，探討人類文明在邁嚮星際社會時可能發生的根本性轉變。 我們分析瞭基因編輯技術（CRISPR等）在優化宇航員適應不同行星環境方麵的前景。更進一步，書中探討瞭“人機融閤”的必要性——為瞭應對漫長的星際航行和不同重力環境，人類認知和生理結構可能需要通過賽博格化（Cyborgization）進行改造。 最後，本書構建瞭一個關於“星際政治”的設想框架。一旦人類成為跨越數個星係的物種，原有的國傢概念將瓦解。我們將麵臨如何建立統一的、能有效管理分散文明的治理模式，以及如何處理與可能存在的其他智慧物種的“第一接觸”協議。 結語：仰望星空，嚮內求索 《星河彼岸》的最終目的，並非是提供一個確鑿的星際旅行手冊，而是鼓勵讀者以更廣闊的視野來審視我們自身的處境。宇宙的遼闊既是物理上的挑戰，更是對人類智慧、韌性與倫理道德的終極考驗。我們探索星空，歸根結底，是為瞭更好地理解我們自己。

前言
登場角色介紹

第1章太陽光與太陽電池（入門篇）
1現在為什麼需要太陽電池１　由南極的冰為證，錶示CO2劇增
2現在為什麼需要太陽電池２　可再生能源當中最輕巧簡單的一項
3傾注至地球的太陽光能量是1.37 kW /m2
4地球從太陽獲取的能源以石油換算一年達100兆噸
5太陽光當中也包含瞭看不見的光　太陽光的頻譜１
6太陽光當中也包含瞭看不見的光　太陽光的頻譜２
7依不同季節、時間、天候，會産生如此大變化的太陽光能量
8翻開太陽電池的曆史　該起源竟可溯及19世紀！
9把光轉換成電氣的，是構成太陽電池元件的半導體
10太陽電池元件的內容是pn接麵二極體
11太陽電池元件之pn接麵二極體的運作
12轉換效率該如何求齣？
13轉換效率無法達到100%的原因
14太陽能麵闆（太陽電池模組）是由多數晶片元件組閤而成
15用1片太陽能麵闆（太陽電池模組）能發齣多少瓦的電力呢？
16正感覺非常喜歡夏天耀眼無比的太陽，卻齣乎意料發現太陽電池對暑熱難以招架
17太陽能麵闆直接和傢電連結也不運作的理由　直流及交流
COLUMN在供電電綫使用交流的理由

第2章太陽電池的基礎技術（中級篇）
18太陽電池元件上使用瞭多樣技術
19高品質單結晶矽的增長法　浮遊區域法及拉晶法
20多結晶矽晶錠是矽的鑄造物
21即使是相同的矽，結晶類型和薄膜類型的製造工程仍有根本差異
22砷化鎵的單結晶是利用固化融液製成
23電氣像金屬一般在透明電極中流動是因為氧氣欠缺
24盡可能把大量的光引導至半導體中１　反射防止膜的任務
25盡可能把大量的光引導至半導體中２　反射防止膜的施行辦法
26區分波長區域的角色分擔　多重接麵堆疊結構元件
27使用鏡麵或鏡子收集光源　聚光型太陽電池
COLUMN數據資料訴說的太陽光發電真相１　1日的發電量變化

第3章從太陽光發電模組邁入係統（中級篇）
28太陽能麵闆（太陽電池模組）的製造過程
29為太陽電池的測驗所使用的模擬太陽光　太陽能模擬器
30作為建材的太陽電池１　依設置方法分類
31作為建材的太陽電池２　作為建材所要求的項目
32把直流變為交流的構造　變壓器的動作原理
33將太陽電池的輸齣供應到配綫的「連綫係統」
34藉用您傢的屋頂　地區集中連綫型太陽光發電
35在各地陸續登場的兆瓦太陽能發電所
36智慧型電網帶來的電力革新
COLUMN數據資料訴說的太陽光發電真相２　即使雨天也會發電

第4章各式各樣的太陽電池（上級篇）
37太陽電池材料的多樣化１　太陽電池的分類
38太陽電池材料的多樣化２　太陽電池的比較
39有如此大的差異！半導體的光吸收頻譜
40以75％的佔有率而自豪的結晶類型矽太陽電池１
41以75％的佔有率而自豪的結晶類型矽太陽電池２
42結晶類型矽的轉換效率冠軍　單結晶類型矽太陽電池
43效率雖然比單結晶差，但卻是低成本的多結晶矽太陽電池
44雖然低效率但材料成本低廉的薄膜矽太陽電池１
45雖然低效率但材料成本低廉的薄膜矽太陽電池２
46雖然低效率但材料成本低廉的薄膜矽太陽電池３
47在宇宙活躍的III-V族類型化閤物半導體太陽電池
48III-V族化閤物半導體的結晶構造及原子結閤
49支持混晶效率40％的III-V族化閤物半導體類型太陽電池
50低成本且爆發般普及的CdTe薄膜太陽電池
51CIGS薄膜太陽電池的結晶構造及物性
52CIGS薄膜太陽電池元件的構造及特性
53以有機化閤物和碳的共同研究製造的電氣有機太陽電池
54以氧化鈦及色素産齣電氣的染料敏化太陽能電池
COLUMN數據資料訴說的太陽光發電真相３　太陽光發電有曆年變化嗎？

第5章為瞭太陽電池的半導體入門（上級篇）
55金屬的光電效應無法應用於太陽電池　要是不增加高電壓就無法取齣光電流
56在半導體單體中無法製造太陽電池　光起電力需要半導體的接麵
57半導體和金屬．絕緣體的差異
58能隙決定的半導體的電氣性質
59能隙決定的半導體的光學性質
60有機物的分子軌道及半導體能帶構造的差異　以染料敏化太陽能電池為例
61原子聚集變成固態的話，便可以形成能帶
62提供電子狀態躍遷規則的費米分布
63雜質摻雜１　n型半導體及施體能階
64雜質摻雜２　非本徵半導體載子濃度的溫度變化
65雜質摻雜３　p型半導體的電洞及受體能階
66認識間接遷移１　迴憶起運動量守恆定律吧！
67認識間接遷移２　考慮自由電子的波數
68認識間接遷移３　考慮週期性位勢中的電子波
69認識間接遷移４　半導體的光吸收
70矽明明不是金屬，為什麼帶有金屬的光澤呢？
71半導體的電子真的比自由電子還輕嗎？
COLUMN數據資料訴說的太陽光發電真相４　調峰的效果是？

第6章為瞭太陽電池的半導體元件入門（上級篇）
72太陽電池是二極體的一種　二極體的起源是名為二極管的真空管
73在pn接麵界麵上形成的空泛區及內藏電位差
74pn接麵二極體的順勢方嚮特性　電流呈現指數函數般上升
75pn接麵二極體的反方嚮特性　電流雖小，卻大緻有一定程度
76藉由後錶麵電場（BSF）改善效率　太陽電池能帶的斷麵構造
77延長少數載子壽命的鈍化保護
78運用能隙決定轉換效率　理論界限轉換效率
COLUMN能源迴收期間是2年以下

第7章今後的太陽電池（上級篇）
79以低成本的太陽電池為目標　減少材料．晶圓化成本方麵
80以高效率的太陽電池為目標
81運用常見的材料溫和地對待環境　太陽電池的元素戰略
82撒哈拉太陽能孵化計畫　把太陽電池製造的電力用於全世界
COLUMN迴顧日本生態住宅15年
參考文獻
索引

评分☆☆☆☆☆

我不得不說，《太陽電池》這本書的選材真的太有意思瞭。我一直覺得，我們身邊最常見的東西，往往隱藏著最深刻的道理。太陽，這個每天都升起又落下的星球，它的能量是如何被捕捉和利用的，這本身就是一個令人著迷的議題。我平常是個比較喜歡關注社會議題的人，特彆是關於環境和可持續發展方麵的。我一直認為，瞭解這些科技的進步，能夠幫助我們更好地理解我們所處的時代，以及我們未來可以走嚮何方。我希望這本書能夠不僅僅是講述太陽電池的原理，更能夠引發我們對能源、對環保、對未來的深入思考。我猜想，作者可能會通過一些案例，展示太陽電池在不同領域、不同場景下的應用，或許還會提到一些我們在日常生活中就可以做到的，關於節能減排的小知識。這本書如果能做到這些，那絕對是一本值得反復閱讀的佳作。

评分☆☆☆☆☆

這本書的封麵設計就挺吸引人的，那種暖暖的黃色和藍色漸變，讓人立刻聯想到陽光和天空，非常符閤“太陽電池”這個主題。我拿到書的時候，還沒來得及細看內容，隻是憑著感覺就覺得這應該是一本能讓人感受到能量和希望的書。我一直對一些關於自然科學的科普讀物很感興趣，特彆是那些能把復雜概念講得通俗易懂的。我平常看書的習慣是，如果一本書的開頭就讓我覺得枯燥乏味，我可能就很難繼續讀下去。但是《太陽電池》這本書，雖然我還沒讀，但光是封麵和書名，就給我一種很舒服、很期待的感覺。我猜想裏麵應該會講到太陽能是如何被我們利用的，可能還會涉及一些關於環保和可持續發展的理念。我希望這本書不是那種死闆的教科書，而是能用生動有趣的方式，帶我們去瞭解太陽的能量，以及它在我們生活中的重要性。我特彆喜歡那種能讓我産生共鳴，引發思考的文字，希望這本書能做到這一點。

评分☆☆☆☆☆

講真，我拿到《太陽電池》這本書的時候，我以為是本那種比較學術的、講發電原理的書。畢竟“太陽電池”這個詞，聽起來就有點專業。我平時雖然對科學有點好奇，但並不算是那種特彆硬核的科技迷。我的閱讀喜好比較廣泛，有時候喜歡看些小說，有時候也會翻翻曆史類的書籍，隻要內容有趣，我都能看得進去。這次因為好奇，就選瞭這本《太陽電池》。我希望這本書的敘事方式能夠比較輕鬆，不會充斥著太多我看不懂的專業術語。最好是能像一個故事一樣，娓娓道來，讓我能夠循序漸進地理解其中的概念。我猜想，這本書可能會從太陽本身的奧秘講起，然後逐步過渡到太陽電池的科技發展，最後可能會探討它在未來能源結構中的地位。我特彆期待作者能夠結閤一些生活中的例子，或者是一些生動的小故事，來解釋這些科學原理，這樣會讓閱讀過程更加有趣和有效。

评分☆☆☆☆☆

拿到《太陽電池》這本書，我第一時間就被它散發齣的那種“科技與人文”的融閤感吸引瞭。我一直覺得，一本好的書，不僅僅是提供知識，更重要的是能夠觸動人的內心，引發情感的共鳴。我平常是個比較感性的人，尤其喜歡那些能夠描繪事物美好，或者展現人類智慧光輝的作品。我猜想，《太陽電池》這本書，除瞭會講解科學原理之外，可能還會蘊含著一種對於人類探索未知、改造自然的贊美，以及對未來綠色能源的美好憧憬。我希望這本書能夠用詩意的語言，或者富有哲理的思考，來描繪太陽電池的故事，而不是僅僅停留在冰冷的科學數據。我尤其期待，作者能夠分享一些關於太陽電池研發過程中的故事，那些充滿挑戰和創新的瞬間，一定能讓這本書更加生動有趣，也更加鼓舞人心。

评分☆☆☆☆☆

說實話，《太陽電池》這本書的名字，讓我一開始以為它是一本非常硬核的物理學或者工程學書籍。我平常的閱讀習慣比較隨性，有時候會沉浸在文學的世界裏，有時候也會對一些新奇的科技産生好奇。我最怕的就是那種一看就讓人頭大的專業書籍，讀起來一點意思都沒有。但是，不知道為什麼，《太陽電池》這本我還沒看，就有一種莫名的吸引力。我猜想，作者可能是在用一種非常接地氣的方式來解讀太陽電池這個概念，或許會從我們日常生活中常見的太陽能熱水器、太陽能路燈這些小物件入手，然後慢慢展開，帶我們走進更深層次的科學世界。我希望這本書能夠教會我一些關於太陽電池的知識，但更重要的是，它能讓我感受到科學的魅力，以及科技如何改變我們的生活。我喜歡那種能夠拓寬我視野，讓我對世界有更深一層理解的書。