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光伏电池原理（周继承）
作者:周继承 编著出版社:化学工业出版社出版时间:2021年09月
当当价 ¥35.00
(7.15折)
开 本：16开
纸 张：胶版纸
包 装：平装
是否套装：否
国际标准书号ISBN：9787122391773
所属分类：
图书>教材>研究生/本科/专科教材>工学
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商品名称： |
光伏电池原理 |
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营销书名： |
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作者： |
周继承 编著 |
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定价： |
49.00 |
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ISBN： |
978-7-122-39177-3 |
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关键字： |
太阳能电池;光伏光伏电池 |
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重量： |
350克 |
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出版社： |
化学工业出版社 |
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开本： |
16 |
装帧： |
平 |
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出版时间： |
2021年09月 |
版次： |
1 |
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页码： |
182 |
印次： |
1 |
《光伏电池原理》较全面地论述了光伏电池的工作原理与晶硅光伏电池设计的基础知识。全书共分8章，主要内容有：太阳辐射与光伏电池简况；半导体硅的电子态；杂质与缺陷；载流子浓度与导电性；载流子的产生和复合;pn结；光伏电池特性与效率；硅光伏电池的设计。
《光伏电池原理》既可作为新能源科学与工程、新能源材料与器件专业的教材使用，也可供从事光伏发电及相关领域的科技工作者参考。
周继承，男，博士，中南大学材料能源与环境工程学院，教授，系主任，博士生导师。长期从事光伏与光电领域的应用基础研究与高层次人才培养工作。作为项目负责人或执行负责人完成了国家自然科学基金重大项目、863项目等课题20余项。
第1章太阳辐射与光伏电池简况1
1.1太阳辐射的物理来源1
1.2太阳常数与大气质量2
1.3大气层对太阳辐射的影响3
1.4大气透明度*（选修）6
1.5到达水平地面的太阳辐照度计算*（选修）7
1.6天球坐标系*（选修）7
1.6.1地平坐标系8
1.6.2时角坐标系8
1.6.3中天9
1.7太阳的视运动9
1.8日照数据9
1.9中国太阳能分布10
1.10光伏电池发展概况12
1.10.1晶硅光伏电池13
1.10.2薄膜光伏电池14
1.10.3新型光伏电池14
习题15
参考文献16
第2章半导体硅的电子态17
2.1单晶硅的晶体结构与晶体结合17
2.2晶体的电子状态与能带结构19
2.2.1原子的能级和晶体的能带19
2.2.2半导体中电子的状态和能带21
2.2.3导体、半导体和绝缘体的能带24
2.3电子有效质量26
2.3.1半导体中E（k）与k的关系26
2.3.2半导体中电子的平均速度27
2.3.3半导体中电子的加速度27
2.3.4有效质量的意义28
2.4本征半导体及空穴的概念29
2.5回旋共振实验*（选修）31
2.5.1k空间等能面32
2.5.2回旋共振33
2.6单晶硅的能带结构*（选修）35
2.6.1导带结构35
2.6.2硅的价带结构37
习题39
参考文献39
第3章杂质与缺陷40
3.1单晶硅的杂质能级40
3.2单晶硅的掺杂剂41
3.2.1施主杂质和施主能级41
3.2.2受主杂质和受主能级42
3.2.3浅能级杂质电离能的简单计算43
3.2.4深能级杂质44
3.3杂质的补偿45
3.4单晶硅中的缺陷46
3.4.1空位和间隙原子47
3.4.2位错47
3.4.3晶粒间界48
3.5太阳能级单晶硅材料49
习题50
参考文献50
第4章载流子浓度与导电性51
4.1状态密度51
4.1.1k空间中量子态的分布52
4.1.2状态密度52
4.2费米能级与载流子的统计分布54
4.2.1费米分布函数54
4.2.2玻尔兹曼分布函数55
4.2.3导带中的电子浓度和价带中的空穴浓度56
4.2.4载流子浓度乘积n0p059
4.3本征载流子浓度60
4.4掺杂半导体的载流子浓度61
4.4.1杂质能级上的电子和空穴61
4.4.2n型半导体的载流子浓度63
4.4.3p型半导体的载流子浓度67
4.4.4少数载流子浓度70
4.4.5一般情况下的载流子统计分布70
4.5载流子的散射72
4.5.1载流子散射的概念72
4.5.2半导体的主要散射机构72
4.6载流子的漂移78
4.6.1漂移运动和迁移率78
4.6.2平均自由时间和散射概率的关系81
4.6.3迁移率与平均自由时间的关系81
4.6.4迁移率与杂质和温度的关系82
4.7杂质能级的电子占据概率*（选修）85
4.7.1电子占据杂质能级概率的讨论85
4.7.2求解统计分布函数86
习题88
参考文献88
第5章载流子的产生和复合89
5.1非平衡载流子的注入方式和复合概念89
5.2非平衡载流子的寿命90
5.3准费米能级91
5.4载流子的产生机制92
5.4.1吸收系数92
5.4.2直接带隙半导体的吸收94
5.4.3间接带隙半导体的吸收95
5.4.4其他吸收过程96
5.5载流子的复合机制97
5.5.1直接复合97
5.5.2间接复合99
5.5.3表面复合103
5.5.4俄歇复合104
5.5.5陷阱效应106
5.6载流子的扩散运动、爱因斯坦关系式108
5.6.1载流子的扩散运动108
5.6.2爱因斯坦关系式111
5.7半导体器件物理学基本方程113
5.7.1泊松方程113
5.7.2电流密度方程114
5.7.3连续性方程114
5.7.4基本方程组115
习题115
参考文献116
第6章pn结117
6.1pn结的制备与杂质分布117
6.1.1合金法117
6.1.2扩散法118
6.2pn结静电学118
6.2.1空间电荷区与能带图118
6.2.2pn结接触电势差120
6.2.3pn结载流子浓度分布121
6.2.4势垒区特性123
6.3pn结的I-V特性128
6.3.1非平衡状态下的pn结128
6.3.2理想pn结模型及电流电压方程130
6.3.3影响理想I-V曲线的各种因子133
6.4pn结电容138
6.4.1pn结电容的来源138
6.4.2突变结的势垒电容139
6.4.3线性缓变结的势垒电容140
6.4.4扩散电容141
6.5pn结击穿142
6.5.1雪崩击穿142
6.5.2隧道击穿（齐纳击穿）142
6.5.3热电击穿144
习题144
参考文献145
第7章光伏电池特性与效率146
7.1光伏电池的光照特性146
7.2光伏电池的输出参数147
7.3光电转换效率的影响因子148
7.3.1影响Isc的因子148
7.3.2Voc与η的关系149
7.3.3温度的影响150
7.4有限尺寸光伏电池的光电转换效率151
7.4.1有限尺寸对饱和电流Is的影响151
7.4.2短路电流的损失152
7.4.3开路电压的损失152
7.4.4填充因子的损失153
7.5光伏电池特性的测量155
习题156
参考文献157
第8章硅光伏电池的设计158
8.1光生载流子的收集概率158
8.2p型衬底掺杂浓度的确定161
8.3n型扩散吸收层的考量162
8.3.1pn结结深的影响162
8.3.2扩散n＋层横向电阻的影响163
8.3.3磷硅玻璃层问题165
8.3.4重掺杂效应166
8.3.5对饱和电流密度的影响166
8.4背面场的影响166
8.5光照正面栅电极的设计166
8.6减反射膜与绒面的作用171
8.6.1减反射膜171
8.6.2绒面172
8.7光谱响应174
8.8小结175
习题175
参考文献176
附录177
附录1常用物理常数表177
附录21eV能量对应的变换表等价量177
附录3几种半导体材料的特征参数177
附录4工程计算中的辐射量问题178
大力发展新能源已成为解决能源问题、减少环境污染的基本国策，相关战略性新型产业专业人才的培育变得十分迫切。2000年始中南大学获批设立新能源科学与工程四年制本科专业，并于当年招生。
编者自2002年开始讲授该专业大三学生的专业课“太阳能电池原理与制造技术”。前6届，采用太阳能电池之父马丁·格林原著、狄大卫等人翻译的《太阳能电池工作原理、技术与系统应用》作为这门专业课程的教学参考书。由于新能源专业大类属于“能源与动力工程”，依据马丁先生的大作讲授，这些跨学科的学生学得相当困难。编者认为主要原因是学生在大一与大二学年缺少对半导体物理基础课程的学习，因此很有必要编写一本有针对性的专业课程教材。
本书是在这个背景下的一种尝试。资料收集已十余年，2017年完成初稿，作为我校新能源科学与工程专业光伏电池原理方向的内部教学资料已试用三届。
本书为系统地讲授光伏电池内光变电过程的基本物理问题与光电转换效率的影响因素提供了一种教学方案，适合作为已修读“固体物理学基础”课程的工科学生用来掌握太阳能光伏电池原理知识的专业教材。全书以晶硅光伏电池为对象，以对半导体物理基本内容的掌握为基准，围绕光变电这个微妙的能量转换过程展开，适用于约48课时的课堂教学。
本书现在版本的形成，得益于许多我的学生的真心付出。在此特别感谢周家正、尚曼霞、赵保星、陈勇民、肖佐玉、汪文婷、王梦笑、李方钢、李金磊、张一飞、刘文峰、游亮、叶支斌、张哲、陈星、徐伟、陈晓琳、牛亚丰、王勇猛、戴锦铖、张乘龙、席志远、李佳俊、叶开、易强、黄金惠等人，是他（她）们在繁忙的学习工作之余，牺牲休息时间认真地参与修正、勘误才使本书能顺利出版。
