太阳能电池--从原理到新概念

分類: 图书,工业技术,能源与动力工程,
作者: (德)乌夫尔(Wurfel,P)著;陈红雨,匡代彬,郭长娟译
出 版 社: 化学工业出版社
出版时间: 2009-8-1字数:版次: 1页数: 215印刷时间:开本: 16开印次:纸张:I S B N : 9787122053695包装: 精装内容简介
本书是在非常成功的德文版基础上补充和更新而成的,此版包含了关于太阳能转换机理的最新知识。书中综合了一系列关于太阳能电池物理学的讲座,对太阳能电池原理与概念进行了极具深度和广度的精辟阐述,内容丰富且实用。
书中首先深入阐述了各类太阳能电池的基本原理,如黑体辐射与太阳光谱,半导体及其电子与空穴,热辐射—化学能的转换,化学能—电能的转换,太阳能电池的基本结构(包括硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池等),太阳能电池能量转换的限制因素,提高太阳能电池效率的概念等。重点放在热力学方法上,它独立于太阳能电池结构存在,这有利于对太阳能热辐射转换成电能的转换效率限制给出全面的判断,也可以说明现有太阳能电池的发展潜能及限制。最后讨论了改善太阳能电池品质及提高其效率所需要考虑的问题。
这是一本非常好的研究参考书和教科书,它既是从事太阳能电池研究开发、生产制造及使用运行的必备基础书,又适合相关专业研究生及高年级本科生作为教材使用。
目录
1能源经济问题
1.1能源经济
1.2化石能源最大储量的估算
1.3温室效应
1.3.1燃烧
1.3.2地球的温度
2光子
2.1黑体辐射
2.1.1空腔光子密度nγ(普朗克辐射定律)
2.1.2通过面积dA进入立体角dΩ的能量电流
2.1.3从球面进入立体角dΩ的辐射
2.1.4从表面单元进入半球的辐射(斯蒂芬玻耳兹曼辐射定律)
2.2非黑体辐射的基尔霍夫定律
2.2.1半导体吸收
2.3太阳光谱
2.3.1大气质量
2.4太阳辐射强度
2.4.1阿贝正弦条件
2.4.2几何光学
2.4.3正弦条件下的辐射强度
2.5太阳能转化的最大效率
3半导体
3.1半导体中的电子
3.1.1电子的分布函数
3.1.2电子的态密度De
3.1.3电子的密度
3.2空穴
3.3掺杂
3.4准费米分布
3.4.1费米能级及电化学势
3.4.2功函
3.5电子和空穴的产生
3.5.1光子吸收
3.5.2电子空穴对的发生
3.6电子与空穴的复合
3.6.1辐射复合,光子发射
3.6.2非辐射复合
3.6.3寿命
3.7半导体发光
3.7.1跃迁率与吸收系数
4热辐射转化为化学能
4.1化学能产生的最大效率
5化学能转化为电能
5.1电子及空穴传输
5.1.1场电流
5.1.2扩散电流
5.1.3总电荷电流
5.2电子和空穴的分离
5.3少数载流子的扩散长度
5.4介电弛豫
5.5双极扩散
5.6丹培效应
5.7数学描述
6太阳能电池的基本结构
7太阳能电池能量转换限制
8提高太阳能电池效率的概念
9前景展望
附录
索引
书摘插图
1能源经济问题
所有国家(特别是发达国家)的能源经济都是基于储存能源的利用,主要是以煤、油、气形式存在的化石能源以及以铀的同位素U235形式存在的核能。用这些储藏的能源来满足我们的能源需求会导致两个问题。一种能源只能持续使用到它耗尽。在这种能源耗尽前,我们必须考虑能源耗尽后生活要如何继续,所以我们必须开发替代的能源。此外,随着能源的消耗还伴随着一些不好的效应。长久埋藏于地下的物质得到释放后会通过一些途径侵入到大气、水和食物中。虽然直到目前,这些弊端还不是很明显,但它会对后世子孙造成影响。在这一章中我们将要精确评估化石能源的数量,不仅包括化石载体的部分,也包括随大气中氧气一起燃烧的部分。另外,我们还要研究温室效应的原因,它实际上是燃烧化石燃料所不可避免的后果。
1.1 能源经济
储存在化石能源载体中的化学能的数量以能源单位来估量,有些多,有些则很少。最常用的基本单位是焦耳,简写为J,它是一个很小的单位,代表给1g水加热0.25℃所需的能量或功率1kw的吹风机1ms所消耗的能量。更实用的单位是千瓦时(kwh),等于3.6 x 106J。1kwh表示在100g巧克力中所包含的能量。这个单位有一个问题,就是它是通过瓦特这个功率的单位延伸而来的,表示的是单位时间的能量。……