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　　太阳电池自1954年由贝尔实验室和RCA公司几位杰出的科学家发明问世以来，终于在今天因为石油价格一再攀升与环保意识逐渐高涨而成为一个新兴的光电产业。太阳电池无疑是再生能源中最佳的选择，现今的产品规格与制造成本还有很大的空间可以推展，材料与元件技术的研发将会是太阳电池产业决胜的关键。现今在风起云涌的建厂潮流中，需才孔急，产学研单位也多方进行量产和前瞻性的研究。

　　本书从基本原理到各种不同材料所制成的太阳电池均涵盖在内。书中的章节由导论开始，先介绍太阳电池元件的运作原理与设计，再分别就结晶硅材料之制备、单晶硅与多晶硅太阳电池、非晶硅太阳电池、化合物半导体太阳电池(包括III-V、II-VI、I-III-VI等)、新型太阳电池(含染料敏化电池、有机材料、Hybrid、量子点结构)等分章介绍，期能借由多面向的材料制程与元件设计理念，让读者了解太阳电池研发过程的全貌。

本书特色

作者是学术界及产业界名人
本书受各界关注许久

作者简介

黄惠良

现职：国立清华大学电机工程学系暨电子工程研究所教授
学历：美国布朗大学电机博士

萧钖鍊

现职：东海大学物理系副教授
学历：清华大学电机博士

周明奇

现职：中山大学材料与光电科学学系副教授
学历：中佛罗里达大学电机博士

林坚杨

现职：云林科技大学电子工程研究所教授
学历：美国南加州大学电机博士

江雨龙

现职：国立中兴大学电机工程学系副教授
学历：国立清华大学电机博士

曾百亨

现职：中山大学材料与光电科学学系教授
学历：美国伊利诺大学材料博士

李威仪

现职：国立交通大学电子物理系教授
学历：美国威斯康辛大学电机博士

李世昌

现职：晶元光电股份有限公司 研发处 副处长
学历：国立交通大学电子物理博士

林唯芳

现职：国立台湾大学材料科学与工程研究所教授
学历：美国麻州大学高分子博士

历史深处的微光：探寻古代文明中的能源与信仰 本书带领读者踏上一段跨越数千年的历史之旅，聚焦于古代文明如何理解、利用和崇拜自然界中的基本元素与力量，特别是那些与我们今日所说的“能源”概念有着微妙联系的现象。这不是一本关于现代物理学或工程学的教科书，而是一部关于人类早期智慧、精神世界与物质世界交织的深度文化史研究。 我们将首先进入古埃及的尼罗河畔。想象一下，在法老的时代，太阳不仅仅是天空中灼热的球体，它更是神祇拉（Ra）的化身，是生命的源泉与秩序（Ma'at）的维护者。本书将详细剖析太阳崇拜如何渗透到建筑、祭祀仪式乃至丧葬习俗中。我们会考察卡纳克神庙宏伟的柱廊，它们精准地对准冬至或夏至的日出方位，探讨这种天文观测与神学信仰的紧密结合。我们不会讨论光伏效应，而是深入分析古埃及人如何通过对光影的精确捕捉，构建起一个与神沟通的宇宙模型。例如，探讨金字塔内部墓室的狭窄通道，它们似乎是引导法老灵魂追随太阳神进入永恒光明的“发射井”，这种象征性的“能量传递”是理解古埃及世界观的关键。 随后，我们将转向美索不达米亚平原，探究巴比伦和苏美尔人对星辰和火焰的解读。他们是伟大的天文学家，但他们的观测主要服务于占卜和预言。我们会详细介绍巴比伦泥板上的星象记录，分析他们如何将天体的运行规律（可以视为一种宏观的、周期性的“能量波动”）与地上王国的兴衰联系起来。在介绍与能源相关的元素时，我们会重点关注沥青和天然气渗漏的现象。在幼发拉底河与底格里斯河流域，某些地方的泥土会冒出可燃气体，甚至有自然产生的火焰。古代人如何解释这些“地火”？它们是否被视为地底神灵的呼吸？我们将研究相关神话文本，例如对伊什塔尔女神的祭祀中，火的使用被赋予了怎样的净化和沟通的意义。 接着，目光转向古希腊和罗马世界。这里，理性开始萌芽，但神话的余晖依然强烈。柏拉图和亚里士多德的哲学体系中，对“元素”（土、水、火、气）的划分，可以视为早期对物质构成和能量潜能的粗略分类。我们将重点分析“奥林匹斯之火”——普罗米修斯盗火的神话。这个故事不仅仅是一个关于技术启蒙的寓言，它更深刻地揭示了人类对“可控能量”的渴望及其带来的伦理困境。在罗马帝国，我们将考察公共浴场的宏大供暖系统（Hypocaust），分析其复杂的管道设计和燃料（木材）的消耗模式，这不是对能源效率的现代计算，而是对社会组织和帝王权力的物质体现——谁能掌握热量，谁就掌握了文明的舒适度。 深入到玛雅文明的丛林深处，我们会发现他们对时间、周期和天文现象有着近乎偏执的精确度。玛雅的历法，例如“朗数历”和“神历”，本质上是对宇宙能量循环的一种数学模型化。他们如何通过复杂的观测站（如奇琴伊察的“埃尔卡斯蒂略”）来标记至点和分点，这表明他们对太阳能量的到达和消退有着深刻的理解。我们将探讨他们的祭祀仪式中对玉石和色彩的使用，这些材料被认为具有特殊的“内在光芒”或生命力，是连接凡人与神灵的媒介。 最后，本书将探讨古代炼金术的兴起，特别是中世纪的伊斯兰世界和欧洲。炼金术士们痴迷于将“卑金属转化为黄金”，这在表面上是化学实验，但在深层意义上，是对物质“完美状态”或“最高能量形态”的追求。他们对硫、汞、盐的研究，对“转化”过程的描述（如“大作业”的四个阶段），充满了对物质内在转化潜能的哲学化想象。例如，将物质置于“温和的火”中长时间加热，这种对“时间+热量”的投入，是对缓慢能量释放过程的早期摸索。 全书的脉络始终围绕一个核心问题展开：在没有电和化石燃料的时代，古代人类如何感知、解释和利用那些驱动他们生活的自然力量？答案隐藏在他们宏伟的建筑、精密的历法、深邃的神话以及对元素转换的执着探索之中。这不是关于如何制造电力，而是关于如何“感受光芒”和“驾驭热力”的文化史。

第一章导论001
1.1太阳电池为什么那么重要？002
1.1.1市场前景002
1.1.2给小朋友的一段话005
1.2太阳电池发展的一些小（但很重要）的故事006
1.2.1太阳电池在美国的故事（也是J. J. Loferski的故事）006
1.2.2太阳电池在台湾的故事007
1.3台湾太阳电池产业之缘起与挑战008
1.3.1台湾太阳电池产业之发轫008
1.3. 2台湾太阳电池产业的挑战008
1.4太阳电池技术总论与评价009
1.5太阳电池产业未来致胜的策略013

第二章半导体太阳电池元件原理015
2.1前言016
2.2半导体物理基础019
2.2.1晶体结构020
2.2.2电子能带结构024
2.2.3能态密度及载子统计分布033
2.2.4施子（donor）与受子（acceptor）039
2.2.5光吸收046
2.2.6载子复合054
2.2.7传导及扩散069
2.3太阳电池基本原理078
2.3.1p-n接面二极体080
2.3.2少数载子扩散方程式087
2.3.3太阳电池的边界条件090
2.3.4载子产生率094
2.3.5电极端点特性098
2.4太阳电池特性与效率108
2.4.1电流－电压特性108
2.4.2生命期与表面复合效应116
2.4.3效率与能隙关系120
2.4.4频谱响应123
2.4.5寄生电阻125
2.4.6温度效应133
2.5结语134
参考文献135

第三章结晶硅材料之制备137
3.1前言138
3.2单晶硅的生长（Growth of Single Crystal Silicon）138
3.2.1柴式提拉法（Czochralski pulling technique, CZ）138
3.2.2浮区法（Floating zone technique, FZ）143
3.3多晶硅的生长（Growth of Polycrystalline Silicon）145
3.3.1坩锅下降法（Bridgman-Stockbarger method）145
3.3.2浇铸法（Casting method）148
3.3.3热交换法（Heat Exchange Method, HEM）149
3.3.4限边薄片状晶体生长法（Edge-defined film fed growth, EFG）153
3.4结语160
参考文献161

第四章单晶硅太阳电池163
4.1前言164
4.2电池结构设计考量166
4.2.1半导体材料的考量166
4.2.2光谱响应的考量166
4.2.3浅接面的考量167
4.2.4抗反射层（Antireflection Coating）的考量167
4.2.5表面钝化（Surface Passivation）的考量168
4.2.6粗糙化（Texture）结构的考量169
4.3高效率单晶硅太阳电池常见种类170
4.4射极钝化背面局部扩散（Passivated-Emitter and Rear-
Locally diffused, PERL）太阳电池170
4.5埋入式接点太阳电池（Buried-Contact Solar Cell, BCSC）172
4.6格栅（Grating）太阳电池174
4.7HIT（Heterojunction with Intrinsic Thin layer）太阳电池175
4.8背面接点（Back Contact）太阳电池176
4.9点接触（Point-contact）太阳电池178
4.10OECO（Obliquely Evaporated Contact）太阳电池179
4.11金属绝缘层半导体（Metal-Insulator-Semicon-ductor,MIS）太阳电池180
4.12网版印刷（Screen Printing）太阳电池182
4.13单晶硅太阳电池之应用183
4.14结语193
参考文献194

第五章多晶硅太阳电池197
5.1前言198
5.2多晶硅太阳电池的结构考量199
5.2.1光封存（Light Trapping）技术199
5.2.2堆叠结构（Tandem Structure）202
5.2.3多晶硅的氢钝化（Hydrogen Passivation）203
5.2.4多晶硅的杂质吸附（Gettering）205
5.2.5多晶硅薄膜沉积技术206
5.3块材多晶硅太阳电池208
5.3.1块材多晶硅太阳电池的表面粗糙化208
5.3.2电池制程与特性215
5.4薄膜多晶硅太阳电池217
5.4.1表面粗糙/背反射面强化吸收（NSTAR）太阳电池217
5.4.2p-i-n堆叠式（p-i-n tandem）太阳电池222
5.5多晶硅太阳电池之应用226
5.6结语228
参考文献229

第六章氢化非晶硅太阳电池235
6.1前言236
6.2氢化非晶硅薄膜的制作237
6.2.1a-Si:H薄膜沉积239
6.3氢化非晶硅薄膜的特性240
6.4氢化非晶硅太阳电池原理248
6.5氢化非晶硅太阳电池制作249
6.5.1氢化非晶硅太阳电池的优缺点255
6.6结语261
参考文献262

第七章II-VI及I-III-VI族化合物半导体太阳电池267
7.1前言268
7.2II-VI和I-III-VI化合物半导体的材料特性269
7.2.1II-VI族化合物269
7.2.2I-III-VI2族化合物271
7.3II-VI族半导体太阳电池274
7.3.1CdTe薄膜制程275
7.3.2CdTe的电性与元件制程275
7.3.3CdTe薄膜太阳电池的未来发展280
7.4I-III-VI2族半导体太阳电池281
7.4.1CuInSe2之薄膜制程283
7.4.2CIGS高效率太阳电池的元件结构288
7.4.3CIGS太阳电池模组的量产制程291
7.4.4CIGS薄膜太阳电池的未来发展295
7.5结语300
参考文献301

第八章III-V族半导体太阳电池303
8.1前言304
8.2III-V族太阳电池的应用306
8.2.1在卫星上或是太空中使用306
8.2.2地表发电307
8.3太阳电池相关之III-V族半导体材料与磊晶技术308
8.3.1III-V族半导体材料简介308
8.3.2太阳电池相关之III-V族半导体材料310
8.3.3III-V半导体材料的磊晶方法介绍313
8.4单一接面III-V族半导体太阳电池321
8.4.1各种单一接面太阳电池所使用之材料321
8.4.2单一接面GaAs太阳电池323
8.4.3用于聚光模组的GaAs太阳电池329
8.5多接面叠合之III-V族半导体太阳电池331
8.5.1多接面太阳电池的理论331
8.5.2多接面太阳电池的分光方式与电能取出设计332
8.5.3双接面太阳电池：理想的能带隙的选择与从实际半导体材料观点考量335
8.5.4机械叠合双接面太阳电池的例子：GaAs/GaSb双接面太阳电池336
8.5.5串联、两电极端点的单石多接面太阳电池337
8.5.6GaInP2/GaAs/Ge三接面太阳电池341
8.6具潜力的III-V族半导体太阳电池新材料349
8.6.1利用InGaNAs材料制作GaInP/GaAs/InGaNAs/Ge四接面太阳电池350
8.6.2晶格不匹配的Ga0.35In0.65P/Ga0.83In0.17As/Ge三接面太阳电池351
8.6.3InGaN材料353
8.7结语354
参考文献355

第九章太空用太阳电池357
9.1前言358
9.2电池结构设计考量364
9.3太空光谱考量365
9.4抗辐射强化考量367
9.5热循环考量371
9.6高效率太空用太阳电池种类374
9.7单晶硅太阳电池375
9.8化合物太阳电池378
9.8.1砷化镓太阳电池特性378
9.8.2单接面GaAs太阳电池381
9.8.3多接面GaAs太阳电池386
9.8.4InP太阳电池394
9.9太空用太阳电池能板398
9.9.1坚固平板型阵列398
9.9.2可挠式平板型阵列399
9.9.3可挠式薄膜型阵列399
9.9.4集中型阵列400
9.10结语400
参考文献401

第十章新型太阳电池：染料敏化、有机、混成、量子点405
10.1前言406
10.2极高效能（>31%）新型太阳电池407
10.2.1叠层太阳电池（Tandam Cell）408
10.2.2多数电子—电洞对太阳电池（Multiple electron-hole pairs）409
10.2.3热载子太阳电池（Hot Carrier Cells）410
10.2.4多能带太阳电池（Multiband Cells）412
10.2.5热光太阳电池及热光元件413
10.3价廉大面积有机太阳电池414
10.3.1染料敏化太阳电池414
10.3.2全有机半导体太阳电池420
10.3.3高分子掺混碳六十及其衍生物之太阳电池423
10.3.4高分子掺混无机奈米粒子太阳电池426
10.3.5有机掺混材料太阳电池的效率430
10.3.6价格与成本讨论432
10.3.7电池寿命讨论433
10.4结语433
参考文献434

第十一章太阳电池之经济效益与未来展望439
11.1前言440
11.2太阳电池的经济效益441
11.2.1现有PV系统之耗能评估442
11.2.2未来PV系统之耗能评估445
11.3太阳电池的未来展望446
11.3.1产品开发与应用446
11.3.2太阳电池的研发趋向447
参考文献449

评分☆☆☆☆☆

我是一名对社会可持续发展问题比较关注的普通读者，在一次偶然的机会下，我接触到了“太阳电池”这本书。这本书没有像我之前读过的一些关于新能源的书籍那样，上来就堆砌一堆数据和图表，而是用一种非常温和且充满人文关怀的笔触，讲述了太阳电池这项技术如何为解决全球能源危机和环境污染问题提供希望。作者在书中穿插了许多真实的故事，比如一些偏远地区的人们如何通过安装太阳能电池板，获得了稳定的电力供应，改善了生活质量；又比如一些企业如何通过发展太阳能技术，实现了经济效益和社会责任的双赢。这些故事让我对太阳电池有了更深层次的理解，它不仅仅是一项技术，更是连接人与自然、连接当下与未来的桥梁。书中还探讨了太阳能电池在应对气候变化方面的作用，以及它如何推动社会向更绿色、更可持续的方向发展。我特别欣赏作者对未来能源发展趋势的展望，他并没有夸大其词，而是基于现实，提出了许多切实可行的建议。这本书让我感到温暖，也让我充满了力量，它让我相信，通过科技的力量，我们可以创造一个更美好的未来。

评分☆☆☆☆☆

我一直对物理学有着浓厚的兴趣，尤其是那些能够解释自然现象的理论。“太阳电池”这本书，可以说是完全满足了我作为一名物理爱好者对前沿科技的渴望。从一开始，作者就深入浅出地剖析了光电效应这一核心原理，让我能够清晰地理解太阳光是如何转化为电能的。书中对于半导体材料、PN结的讲解，虽然涉及一定的专业知识，但作者的解释清晰且循序渐进，即使是对初学者也非常友好。我特别喜欢书中关于太阳电池效率瓶颈和突破性进展的讨论，作者详细介绍了多种新型材料和技术，例如钙钛矿电池、有机太阳能电池等，并对其未来的发展前景进行了预测。这些内容让我感受到了科学研究的严谨性和创新性。此外，书中还探讨了太阳能电池的制造工艺、成本效益以及回收利用等实际问题，这让我意识到，一项技术的成熟，不仅仅是理论上的突破，更需要一系列工程和经济上的支持。作者的分析鞭辟入里，让我对太阳电池的整个生命周期有了更全面的认识。这本书不仅能满足我的求知欲，更能激发我进一步探索相关领域的兴趣。

评分☆☆☆☆☆

说实话，我当初买这本书纯粹是抱着一种“打发时间”的心态，因为我最近对环境问题有点关注，但又觉得很多相关的书籍都过于学术化，读起来很累。结果，“太阳电池”这本书却给了我一个大大的惊喜。它的语言非常平实，甚至有些朴素，但正是这种朴素，反而让信息传递得更加直接和有力。作者没有使用华丽的辞藻，也没有故弄玄虚，而是用最简单明了的方式，把太阳电池的基本原理、优势以及存在的挑战，一一呈现在读者面前。我印象最深刻的是关于不同类型太阳能电池的介绍，作者列举了它们的优缺点，并且用图示的方式进行了清晰的对比，这让我一下子就理清了各种技术之间的区别。而且，书中还探讨了太阳电池在不同地区和不同应用场景下的可行性，这让我意识到，原来这项技术并非遥不可及，而是已经悄然融入了我们的日常生活，并且潜力无限。我尤其欣赏作者在书中提及的关于能源转型的社会和经济影响，这不仅仅是技术层面的问题，更是关乎人类未来发展的重要议题。读完这本书，我感觉自己对太阳能有了更深刻的认识，也对未来的能源格局有了更清晰的判断，它是一本真正能够引发思考的书。

评分☆☆☆☆☆

这本书给我的感觉就像是打开了一扇通往未来世界的大门，让我看到了一个更加清洁、更加智能的能源时代。作者的叙述方式非常富有想象力，他将太阳电池的未来应用场景描绘得栩栩如生，从太空中的能源供给，到日常生活中的智能设备，再到城市交通的绿色革命，让我对接下来的科技发展充满了期待。书中对于太阳电池的集成化和智能化发展进行了深入的探讨，比如如何将太阳能电池集成到建筑材料中，实现能源的自给自足；又比如如何利用人工智能技术，优化太阳能发电的效率和稳定性。这些前沿的设想让我感到既兴奋又振奋。而且，作者还对太阳电池在不同技术路线上的竞争和合作进行了分析，这让我对整个产业的发展格局有了更清晰的认识。这本书不仅仅停留在技术层面，更上升到了战略层面，它让我看到了太阳电池在全球能源转型中的关键地位。读完这本书，我仿佛置身于一个充满无限可能的未来，对科技的进步充满了敬畏和憧憬，也更加坚定了对清洁能源发展的信心。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计真的太吸引人了，我第一次在书店看到它的时候，就被那种深邃的蓝色和光芒四射的太阳图案深深打动了。我是一个对自然科学，尤其是那些能够改变我们生活方式的技术感到好奇的人，而“太阳电池”这个名字恰好点燃了我内心的探索欲。拿到这本书后，我迫不及待地翻开，虽然我对其中的一些专业术语一开始有些陌生，但作者的叙述方式却异常的引人入胜。他没有选择枯燥的技术说明，而是像讲故事一样，将太阳电池的发展历程、科学原理以及它在未来能源领域扮演的角色娓娓道来。我仿佛看到了科学家们在实验室里不懈探索的身影，感受到了他们突破重重困难的激动人心。书中穿插的许多案例研究，让我对太阳电池的应用有了更直观的认识，从大型的太阳能发电站到微小的电子设备，它无处不在，并且正在悄然改变着我们的世界。我特别喜欢其中关于太阳能电池效率提升的章节，作者用生动的比喻解释了复杂的物理概念，让我这个非专业人士也能理解其精妙之处。总而言之，这本书不仅是一本关于科技的书，更是一本关于梦想和未来的书，它让我对清洁能源充满了信心和期待。