本书着重在太阳电池的基本工作原理和设计、传统的电池制造技术和改进技术,以及这些电池系统设计上的考量重点。全书一共包括十四章。第一章简介了太阳电池的由来以及太阳光的特性;第二章简要回顾了半导体的基本特性,以及制作电池所需的半导体材料的相关性质;第三章介绍了太阳光与半导体之间的交互作用,涵盖半导体对光的吸收过程、载子的产生与复合,以及半导体元件物理的基本方程式等。
以上三章是太阳电池相关背景知识的建立与回顾,而第四章开始分析p-n接面未照光和照光时的基本特性;第五章探讨光电能量转换过程中效率的极限以及各种非理想的因素对效率的影响,并叙述太阳电池效率的测量方法;第六章介绍传统的硅太阳电池标准制造技术与流程;第七章则是介绍针对前一章各个步骤的缺点而研发出来的改进技术;第八章说明在硅太阳电池设计上的考量细节。例如,如何决定在接面两侧的最佳掺杂浓度、接面的最佳位置、电池上电极的最好形状、电池的最小光学损失等;第九章介绍除了p-n接面以外,其他可以产生电子学不对称性的元件结构;第十章讨论某些能用来取代单晶硅的新颖材料,以及以此材料制作的太阳电池之结构及性能;第十一章则是探讨另一种有可能在现有的电池技术上,降低太阳光电发电成本的方法,那就是聚光型系统。
以上各章探讨了太阳电池的特性与各种设计和制造技术,最后三章着重在介绍太阳光电系统的应用,包括小型系统、住宅用和集中型发电系统。
作者简介
Martin A. Green
现职
澳洲新南威尔斯大学教授 (Scientia Professor)
澳洲新南威尔斯大学太阳光电卓越研究中心执行研究主任
学经历
澳洲Queensland University工程学士
加拿大McMaster University博士
Australian Academy of Science Fellow
Australian Academy of Technological Science and Engineering Fellow
Institute of Electrical and Electronic Engineers Fellow
第一章 太阳电池和太阳光
1.1 前言
1.2 太阳电池发展概况
1.3 阳光的物理来源
1.4 太阳常数
1.5 地球表面的阳光强度
1.6 直接辐射和漫射辐射
1.7 太阳的视运动
1.8 太阳的日照数据
1.9 结语
第二章 半导体特性的回顾
2.1 前言
2.2 晶体结构和方向性
2.3 禁止能隙
2.4 允许能态的佔有机率
2.5 电子和电洞
2.6 电子和电洞的动力学
2.7 允许能态的能量密度
2.8 电子和电洞的密度
2.9 族半导体的键结模型
2.10 族和Ⅴ族掺杂剂
2.11 载子浓度
2.12 杂质半导体中费米能阶的位置
2.13 其他类型杂质的影响
2.14 载子的传输
2.15 结语
第三章 产生、复合及元件物理的基本方程式
3.1 前言
3.2 光与半导体的交互作用
3.3 光吸收
3.4 复合过程
3.5 半导体元件物理的基本方程式
3.6 结语
第四章 p-n接面二极体
4.1 前言
4.2 p-n接面的静电学
4.3 接面电容
4.4 载子注入
4.5 准中性区的扩散流
4.6 暗特性
4.7 照光特性
4.8 太阳电池的输出参数
4.9 有限电池尺寸对I 0 的影响
4.10 结语
第五章 效率的极限、损失和测量
5.1 前言
5.2 效率的极限
5.3 温度的影响
5.4 效率损失
5.5 效率测试
5.6 结语
第六章 标准硅太阳电池技术
6.1 前言
6.2 硅砂还原为冶金级硅
6.3 冶金级硅提纯为半导体级硅
6.4 半导体级多晶硅变成单晶硅片
6.5 单晶硅片制成太阳电池
6.6 太阳电池封装成太阳电池模组
6.7 能量计算
6.8 结语
第七章 改进的硅电池技术
7.1 前言
7.2 太阳电池级硅
7.3 硅片
7.4 电池的制造和互连
7.5 候选工厂的分析
7.6 结语
第八章 硅太阳电池的设计
8.1 前言
8.2 主要依据
8.3 基板掺杂
8.4 背面电场
8.5 顶层的限制
8.6 上电极的设计
8.7 光学设计
8.8 光谱响应
8.9 结语
第九章 其他元件结构
9.1 前言
9.2 同质接面
9.3 半导体异质接面
9.4 金属-半导体异质接面
9.5 实用的低电阻接触
9.6 MIS太阳电池
9.7 光电化学电池
9.8 结语
第十章 其他半导体
10.1 前言
10.2 多晶硅
10.3 非晶硅
10.4 砷化镓太阳电池
10.5 Cu2S/CdS太阳电池
10.6 结语
第十一章 聚光型系统
11.1 前言
11.2 理想聚光器
11.3 固定式和定期调整式聚光器
11.4 具追踪功能的聚光器
11.5 聚光型电池设计
11.6 超高效率系统
11.7 结语
第十二章 太阳光电系统:组成与应用
12.1 前言
12.2 能量的储存
12.3 功率调节装置
12.4 太阳光电应用
12.5 结语
第十三章 独立型系统的设计
13.1 前言
13.2 太阳电池模组的性能
13.3 蓄电池性能
13.4 功率控制
13.5 系统的规模估算
13.6 抽水站
13.7 结语
第十四章 住宅用和集中型太阳能电力系统
14.1 前言
14.2 住宅用的系统
14.3 集中型发电厂
14.4 结语
這本《太陽電池工作電池、技術與系統應用》的出版,簡直是為我們這些想更深入了解太陽能發電的「門外漢」量身打造的!我平常雖然關心環保,但對於太陽能發電的實際運作總是有點霧裡看花。這本書的好處在於,它從最根本的「電池」概念出發,把原本複雜的物理原理,用很貼近生活、甚至有點像是科普讀物的筆觸講解,讓我這個沒有理工背景的人也能輕鬆理解。像是書中提到不同材料的太陽電池,它們的結構、製程,甚至是歷史演進,都描繪得相當生動。我特別欣賞它不只停留在理論層面,而是花了很大的篇幅去探討「技術」的進展。像是過去大家對於太陽能發電效率的疑慮,書中就一一列舉了各項技術的突破,從材料科學的創新到製程的優化,讓我看到這個產業是多麼地蓬勃發展。更別說,它還觸及了「系統應用」的部分,這對我來說就像是把前面學到的知識串連起來,看到太陽能發電是如何實際應用在我們的生活中,像是屋頂型的太陽能電廠,或是結合儲能系統的離網解決方案。書中也提及了國際上的一些成功案例,這也讓我對台灣未來的太陽能發展更有信心,也更期待看到書中的技術能實際落地。
评分哇,拿到這本《太陽電池工作電池、技術與系統應用》的書,真是讓人眼睛一亮!作為一個對綠能議題一直很有興趣的台灣讀者,我真的覺得這本書太及時了!尤其最近我們台灣越來越重視再生能源的發展,從政府的能源政策到民間企業的投入,太陽能都扮演著越來越重要的角色。這本書從最基礎的「電池工作原理」開始講起,對我來說,這就像是解鎖了太陽能發電的神奇密碼。以前總覺得太陽能板就是一片黑黑的東西,曬到太陽就能發電,但這本書深入淺出地解釋了光電轉換的物理機制,還有不同種類的太陽電池,像是矽基、薄膜電池等等,它們各自有哪些優缺點,又是如何克服挑戰不斷進步的。書中也提到了很多最新的技術發展,例如高效率電池的突破,或是如何讓太陽能板在各種環境下都能有更好的發電表現。我對書中探討的「技術」部分尤其感興趣,像是如何提高轉換效率、降低成本,還有如何讓太陽能板更加耐用、抗老化,這些都直接關係到太陽能發電的普及和經濟效益。台灣地處亞熱帶,日照資源豐富,但同時也面臨颱風、高溫等挑戰,書中探討的這些技術,我相信對於我們在地化應用非常有啟發性。
评分我個人對於《太陽電池工作電池、技術與系統應用》這本書的「系統應用」部分,感到非常驚豔。過往接觸到的太陽能相關資訊,大多著重在太陽能板本身的發電效率,或是某些單一技術的進展,但這本書卻能將「電池」、「技術」與「系統應用」這三個關鍵環節,巧妙地整合在一起,形成一個完整的知識體系。這對我這樣一個想要了解太陽能發電「全貌」的讀者來說,實在太有幫助了。書中詳細闡述了,當我們擁有了高效的太陽電池技術之後,如何將它們組合成一個穩定的發電系統,並且進一步應用到不同的場景。例如,在家庭用電方面,如何規劃屋頂型的太陽能發電系統,搭配儲能設備,實現能源的自給自足;在工業應用方面,大型太陽能電廠的建置、併網的考量,以及如何與現有電網協調。更讓我印象深刻的是,書中也探討了一些比較進階的系統應用,像是太陽能電動車、太陽能船隻,甚至是太空中的太陽能應用,這些都讓我大開眼界,也看到了太陽能發電的無限潛力。這本書不只是一本技術手冊,更像是一本引導我們思考未來能源結構的啟示錄。
评分我必須說,《太陽電池工作電池、技術與系統應用》這本書,在「技術」的呈現上,真的非常紮實。對於我這種對科技發展趨勢比較敏感的讀者來說,這本書就像是一個最新的技術報告。它不只是簡單地介紹現有的太陽能電池類型,而是深入地探討了各種技術的「演進」與「瓶頸」。例如,書中對於不同世代的太陽電池技術,像是第一代矽基電池、第二代薄膜電池,以及正在快速發展的第三代及之後的技術,例如鈣鈦礦電池、有機太陽能電池等,都做了非常詳盡的介紹。它分析了這些新技術在材料、結構、製程等方面的創新,以及它們在效率、成本、穩定性、製備方法等方面的優勢與挑戰。我尤其對書中關於「提高效率」和「降低成本」的技術策略很感興趣。它探討了如何透過新的材料配方、精準的結構設計、先進的製程控制,甚至跨領域的技術整合,來克服目前的技術瓶頸,讓太陽能發電的經濟效益更上一層樓。這本書讓我了解到,太陽能產業並非停滯不前,而是一個不斷追求突破、充滿活力的領域。
评分不得不說,《太陽電池工作電池、技術與系統應用》這本書,以「工作原理」的切入點,非常適合像我這樣,想要從根本上理解事物運作機制的讀者。它並沒有一開始就拋出一堆複雜的術語,而是從「電池」最基本的概念出發,解釋了太陽能發電的核心——光電轉換是如何發生的。書中運用了許多圖表和示意圖,將光子如何撞擊半導體材料,激發電子,進而產生電流的過程,描繪得清晰易懂。我尤其喜歡它對於不同「工作原理」的太陽電池,例如光伏效應、光熱電效應等等,做了細緻的區分和比較。這讓我了解到,原來太陽能發電並不是只有一種模式,而是存在多種不同的技術路徑。書中也探討了,為什麼不同的材料會有不同的光電轉換效率,以及如何透過材料的選擇和改進,來提升電池的性能。這部分知識對於理解為何有些太陽能板比其他更貴、效率更高,有很大的幫助。總之,這本書為我打下了堅實的基礎,讓我能夠更自信地去理解後續更複雜的技術和系統應用。
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