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第1章 概论1

1.1 能源和经济1

1.2 3E问题3

1.3 温室效应4

1.3.1 地球温度估算4

1.3.2 温室效应本质4

1.4 太阳5

1.5 太阳辐射6

1.6 大气质量9

1.7 太阳能的利用10

1.8 太阳能的优缺点11

1.9 太阳能电池的发展史12

1.1 0 中国太阳能电池的历史及产业现状与未来13

第2章 半导体物理基础16

2.1 半导体16

2.1.1 半导体分类和特征16

2.1.2 电阻率、电导率17

2.1.3 电子、空穴17

2.2 载流子18

2.2.1 载流子迁移率18

2.2.2 载流子浓度19

2.2.3 载流子产生、复合19

2.3 纯度21

2.4 本征半导体21

2.5 杂质半导体22

2.5.1 半导体中杂质填充22

2.5.2 深／浅能级杂质23

2.5.3 N型半导体23

2.5.4 P型半导体25

2.6 P-N结26

2.6.1 P-N结形成26

2.6.2 P-N结电势差和电场27

2.6.3 P-N结单向导电性30

2.6.4 P-N结击穿30

2.7 晶体32

2.7 1 晶体特征32

2.7.2 晶体结构33

2.7.3 晶向与晶面34

2.7 4 晶向与晶面的关系37

2.7.5 结晶过程39

2.7.6 晶核形成41

2.8 能级、能带42

2.9 费米能级43

2.1 0 半导体导电能力44

2.1 1 晶体缺陷46

第3章 太阳能电池基本原理51

3.1 太阳能电池51

3.1.1 光电效应与太阳能电池51

3.1.2 光伏效应实质52

3.1.3 丹伯效应52

3.2 太阳能电池发电原理53

3.2.1 太阳能电池基本结构53

3.2.2 太阳能电池三区域53

3.3 太阳能电池表征参数54

3.4 太阳能电池电路模型56

3.5 半导体光吸收57

3.6 太阳能电池转换效率影响因素60

3.6.1 光损失60

3.6.2 载流子复合损失61

3.6.3 串并联电阻损失61

3.7 太阳能电池转化效率η极限62

3.7.1 短路电流ISC极限62

3.7.2 开路电压VOC极限62

3 7 3 填充因子FF极限63

3.7.4 转化效率η极限63

3.8 温度对太阳能电池的影响64

3.9 太阳能电池组件的“热斑效应”65

3.1 0 量子效率68

3.1 1 太阳能电池的光谱响应69

第4章 多晶硅制造工艺71

4.1 太阳能电池材料选择71

4.2 硅材料特征71

4.3 硅的用途73

4.4 西门子法制造多晶硅73

4.4.1 冶金级硅（MG-Si）制造74

4.4.2 三氯硅烷制造80

4.4.3 SiHCl3氢气还原制造SG-Si84

4.5 改良西门子法制造多晶硅87

4.5.1 改良西门子法优缺点87

4.5.2 尾气回收原理88

4.5.3 SiCl4氢化88

4.5.4 SiHCl3还原反应设备的改进89

4.6 硅烷热分解法制造多晶硅90

4.6.1 硅烷物理、化学性质90

4.6.2 硅烷热分解法优缺点91

4.6.3 氯硅烷歧化法92

4.6.4 硅合金分解法93

4.6.5 四氟化硅还原法94

4.6.6 硅烷热分解94

4.7 多晶硅其他制造方法95

第5章 晶体硅片制造工艺97

5.1 直拉法制造单晶硅棒97

5.1.1 直拉单晶炉结构97

5.1.2 热场100

5.1.3 熔体对流对固液界面形状的影响103

5.1.4 重要的原辅料104

5.1.5 直拉单晶硅制造流程107

5.1.6 单晶硅良率控制113

5.1.7 单晶硅品质控制113

5.1.8 单晶硅杂质分布114

5.2 磁控直拉法115

5.2.1 磁控直拉法原理115

5.2.2 磁控直拉法磁场问题116

5.3 悬浮区熔法制造单晶硅棒117

5.3.1 悬浮区熔原理及设备117

5.3.2 悬浮区熔单晶生长117

5.3.3 熔硅稳定问题118

5.3.4 中子嬗变掺杂119

5.3.5 直拉法与悬浮区熔法比较119

5.4 多晶硅锭制造工艺120

5.4.1 定向凝固传热分析121

5.4.2 布里曼法121

5.4.3 浇铸法122

5.4.4 热交换法122

5.4.5 电磁铸造法123

5.4.6 多晶硅品质影响因素123

5.5 硅带制造工艺124

5.5.1 定边喂膜法125

5.5.2 横向拉膜法125

5.5.3 硅带其他制造方法126

5.6 硅片切割工艺127

5.6.1 修边／切方127

5.6.2 切片127

5.6.3 硅片表面质量检测130

第6章 晶体硅太阳能电池片制造工艺132

6.1 晶体硅太阳能电池132

6.2 基板材料133

6.3 表面制绒134

6.3.1 硅片清洗134

6.3.2 制绒意义和原理134

6.3.3 单晶硅制绒135

6.3.4 单晶硅制绒设备和流程139

6.3.5 多晶硅制绒140

6.3.6 多晶硅制绒设备和流程141

6.3.7 绒面检测144

6.4 扩散制P-N结145

6.4.1 扩散原理145

6.4.2 扩散方程147

6.4.3 扩散分类147

6.4.4 扩散系数150

6.4.5 太阳能电池磷扩散制结原理151

6.4.6 磷扩散工艺152

6.4.7 硅片检验155

6.4.8 等离子体刻蚀157

6.4.9 去除磷硅玻璃158

6.5 减反射膜α-SiNr：H制备159

6.5.1 减反射膜原理159

6.5.2 减反射膜材料的选择160

6.5.3 α-SiNx：H减反射膜性质161

6.5.4 α-SiNx：H制备方法——PECVD163

6.5.5 α-SiNx：H检验167

6.6 SiNx表面钝化作用167

6.6.1 钝化原理167

6.6.2 氢钝化作用169

6.6.3 SiNx厚度与少子寿命关系169

6.7 丝网印刷及烧结工艺170

6.7.1 丝网印刷原理170

6.7.2 印刷设备及参数170

6.7.3 丝网印刷步骤174

6.7.4 丝网印刷检验175

6.7.5 烧结176

6.7.6 烧结检验177

第7章 硅太阳能光伏发电系统178

7.1 光伏发电系统组成要素178

7.2 太阳能电池组件181

7.2.1 封装材料182

7.2.2 组件制造过程184

7.3 光伏阵列189

7.3.1 光伏阵列输出特性189

7.3.2 光伏阵列尺寸189

7.3.3 最大功率点跟踪控制190

7.4 并网系统192

7.4.1 并网发电分类193

7.4.2 并网发电优缺点194

7.4.3 并网系统的孤岛问题194

7.4.4 太阳能光伏建筑一体化195

7.5 独立系统196

7.6 混合系统197

7.7 太阳能光伏发电系统设计198

7.7.1 独立系统容量设计199

7.7.2 混合系统设计202

7.7.3 并网系统设计203

7.7.4 光伏组件倾角的确定203

7.7.5 太阳能电池方阵间距的计算205

附录1 硅的部分特征@300K206

附录2 常用物理常数206

附录3 主要物理量206

附录4 名词术语中英文对照207

参照文献211