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第1章 引言 1

1.1 光伏能量转换 1

1.2 太阳电池及太阳能转换 2

1.3 太阳电池的应用 5

参考文献 6

第2章 光伏材料性能与器件物理基础 7

2.1 引言 7

2.2 材料特性 7

2.2.1 固体结构 8

2.2.2 固体的声子谱 10

2.2.3 固体的电子能级 13

2.2.4 固体的光学现象 20

2.2.5 载流子复合与俘获 28

2.2.6 光生载流子的产生 33

2.3 输运 34

2.3.1 体材料中的输运过程 34

2.3.2 界面的输运过程 39

2.3.3 连续性概念 43

2.3.4 静电势 43

2.4 数学模型 44

2.5 光伏作用的机理 46

参考文献 46

第3章 结构、材料与尺度 51

3.1 引言 51

3.2 光伏作用的基本结构 52

3.2.1 能带图概述 52

3.2.2 源于内建静电场的光伏作用 55

3.2.3 源于扩散的光伏作用 63

3.2.4 源于有效场的光伏作用 65

3.2.5 实际结构概要 70

3.3 关键材料 73

3.3.1 吸收材料 73

3.3.2 电极材料 79

3.4 材料与结构的尺度效应 84

3.4.1 吸收与收集中的尺度效应 84

3.4.2 使用纳米尺度捕获损失能量 88

3.4.3 光管理中的尺度角色 89

参考文献 90

第4章 同质结太阳电池 95

4.1 引言 95

4.2 同质结太阳电池器件物理概述 97

4.2.1 输运 97

4.2.2 同质结势垒区 102

4.3 同质结器件物理：数值方法 102

4.3.1 基本的pn型同质结 103

4.3.2 前空穴传输-电子阻挡层（HT-EBL）的添加 110

4.3.3 前HT-EBL和背ET-HBL的添加 114

4.3.4 一个前高-低结的添加 117

4.3.5 具有一个前HT-EBL和后ET-HBL的pin型电池 121

4.3.6 采用低μτ积吸收层的pin型电池 125

4.4 同质结器件物理分析：解析法 132

4.5 一些同质结器件结构 142

参考文献 144

第5章 半导体-半导体异质结太阳电池 147

5.1 引言 147

5.2 异质结太阳电池器件物理概述 152

5.2.1 输运 152

5.2.2 异质结势垒区 155

5.3 异质结器件物理的分析：数值方法 161

5.3.1 激发自由电子-空穴对的吸收 162

5.3.2 产生激子的光吸收 191

5.4 异质结器件物理分析：解析方法 199

5.4.1 光激发产生自由电子与空穴 200

5.4.2 激子吸收 207

5.5 其他形式的异质结结构 207

参考文献 208

第6章 表面-势垒太阳电池 211

6.1 引言 211

6.2 表面-势垒太阳电池器件物理概述 214

6.2.1 输运特性 214

6.2.2 表面势垒区 218

6.3 表面-势垒太阳电池器件物理分析：数值方法 219

6.4 表面-势垒太阳电池器件物理分析：解析方法 227

6.5 其他表面-势垒的结构形式 233

参考文献 234

第7章 染料敏化太阳电池 237

7.1 引言 237

7.2 染料敏化太阳电池的器件物理概述 239

7.2.1 输运特性 239

7.2.2 染料敏化太阳电池的势垒区 241

7.3 染料敏化太阳电池的器件物理分析：数值方法 242

7.4 一些新型染料敏化太阳电池结构 247

参考文献 248

附录A 吸收系数 251

附录B 辐射复合 253

附录C 肖克莱-里德-霍尔（带隙态辅助）复合 255

附录D 导带与价带输运 261

附录E 准中性区假设与寿命半导体 267

附录F 确定同质结空间电荷中性区的p（x）与n（x） 269

附录G 确定异质结p型底材料的空间电荷中性区的n（x） 273

索引 275