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本书作者在参考国内外相关科技文献资料、了解前人研究成果的基础上，结合自己的研究和思考，应用量子力学基础理论、固体能带理论和半导体载流子运行规律，系统介绍了晶体硅太阳电池的电能产生机理。本书主要内容包括绪论、晶体硅的结构和基本物理化学性质、半导体中的能带与态密度、半导体中的载流子、半导体中载流子的输运、半导体pn结、晶体硅pn结太阳电池、金属-半导体（MS）结构与MS太阳电池、金属-绝缘体-半导体（MIS）结构与MIS太阳电池、晶体硅异质pn结太阳电池、硅基太阳电池的计算物理、太阳电池的光电转换效率、聚光太阳电池与叉指式背接触（IBC）太阳电池、晶体硅太阳电池的优化设计、纳米硅/硅异质结太阳电池、钙钛矿/硅串联太阳电池、太阳电池热物理分析。

第1章 绪论

第2章 晶体硅的结构和基本物理化学性质

2.1 硅的晶体结构

2.1.1 化学键

2.1.2 晶体结构

2.1.3 表面与界面结构

2.2 晶体硅的基本物理化学性质

第3章 半导体中的能带与态密度

3.1 自由电子的运动状态

3.2 半导体的能带

3.2.1 晶体能带的形成

3.2.2 k空间的量子态分布

3.2.3 硅晶体的能带结构

3.3 半导体中的量子态

3.3.1 自由电子的能量与动量之间的关系

3.3.2 半导体中电子的能量与动量之间的关系

3.3.3 半导体中电子的平均速度和加速度

3.3.4 间接带隙材料与直接带隙材料

3.3.5 半导体能带中的量子态密度

第4章 半导体中的载流子

4.1 波矢空间半导体载流子

4.1.1 波矢空间半导体载流子的统计分布

4.1.2 波矢空间半导体的载流子浓度和电流密度

4.2 平衡状态下的载流子

4.2.1 本征半导体硅与非本征半导体硅

4.2.2 本征半导体中载流子浓度的统计分布

4.2.3 掺杂半导体的能带结构

4.2.4 n型半导体硅和p型半导体硅

4.2.5 掺杂半导体的多子浓度

4.2.6 掺杂半导体的少子浓度

4.2.7 重掺杂简并半导体及其载流子浓度

4.3 准平衡状态下的载流子

4.3.1 准费米能级

4.3.2 准平衡状态下载流子的统计分布

4.3.3 准平衡状态下载流子浓度

4.3.4 准平衡状态下电流密度

4.3.5 存在温度梯度时的电流密度 [1]

第5章 半导体中载流子的输运

5.1 载流子的迁移率和漂移电流

5.2 半导体的电阻率

5.3 载流子的扩散和扩散电流

5.4 载流子的总电流密度

5.5 载流子的产生

5.5.1 热平衡状态下载流子的产生

5.5.2 光作用下载流子的产生

5.6 半导体中载流子的复合

5.6.1 直接复合

5.6.2 俄歇复合

5.6.3 缺陷复合

5.6.4 表面复合和晶界复合

5.6.5 辐照损伤导致的复合

5.6.6 半导体的总复合率

5.7 半导体内载流子的输运方程

5.8 表面复合引起的界面电流

5.9 半导体隧穿效应与隧穿电流

第6章 半导体pn结

6.1 半导体pn结的形成

6.1.1 pn结的形成和杂质分布

6.1.2 pn结的能带结构

6.2 热平衡状态下的pn结

6.2.1 热平衡状态下pn结的费米能级

6.2.2 pn结的内建电势

6.2.3 空间电荷区的宽度

6.2.4 突变结和单边突变pn结

6.3 准平衡状态下的pn结

6.3.1 外加偏压下pn结能带结构和耗尽层宽度

6.3.2 外加偏压时pn结的电流-电压特性

6.3.3 温度对pn结电流的影响

6.4 pn结的结电容

6.5 浓度结

6.6 半导体pn结击穿

6.6.1 半导体中规则形状势垒的隧穿效应

6.6.2 半导体pn结的隧穿效应击穿

6.6.3 pn结的雪崩击穿

6.6.4 热电击穿

第7章 晶体硅pn结太阳电池

7.1 晶体硅太阳电池的光伏效应

7.2 基于等效电路的理想太阳电池的输出特性

7.2.1 电流-电压特性

7.2.2 输出功率、填充因子和光电转换效率

7.3 基于微观机理的理想太阳电池输出特性

7.3.1 太阳电池n型区和p型区电场强度为恒定值时的光谱电流-电压特性

7.3.2 太阳电池n型区和p型区电场强度为恒定值时的全光谱电流-电压特性

7.3.3 太阳电池n型区和p型区的电场强度为零时的电流-电压特性

7.3.4太阳电池n型区和p型区的电场强度随位置变化时的电流-电压特性

7.4 表面复合对太阳电池输出特性的影响

7.5 准实际太阳电池的特性

7.5.1 影响理想太阳电池性能的主要因素

7.5.2 准实际太阳电池的输出特性 [1]

第8章 金属-半导体（MS）结构与MS太阳电池

8.1 金属-半导体接触

8.1.1 金属和半导体的功函数

8.1.2 肖特基势垒

8.1.3 金属-半导体接触的电荷和电场分布

8.2 金属-半导体接触的整流特性

8.2.1 整流特性

8.2.2 热电子发射机理

8.2.3 镜像力引起的势垒降低

8.3 金属-半导体欧姆接触

8.3.1 粒子隧穿非矩形势垒的隧穿效应

8.3.2 肖特基势垒的隧穿电流

8.3.3 金属-半导体的欧姆接触

8.4 少子的扩散电流

8.5 MS肖特基结太阳电池

8.5.1 肖特基结太阳电池的光伏效应

8.5.2 光电流和光电压

第9章 金属-绝缘体-半导体（MIS）结构与MIS太阳电池

9.1 理想MIS结构的能带图

9.1.1 理想晶体的表面态

9.1.2 MIS结构

9.1.3 理想MIS结构的能带图

9.2 理想MIS结构的表面空间电荷

9.2.1 表面层的空间电荷密度与表面势的关系

9.2.2 耗尽层宽度

9.2.3 深耗尽状态

9.3 理想MIS结构的电容特性

9.4 MIS结构中的载流子输运

9.5 半导体表面层的电导和场效应

9.5.1 半导体表面层的电导

9.5.2 表面载流子的有效迁移率

9.6 金属-氧化物-半导体(MOS)结构

9.6.1 MOS结构的功函数差

9.6.2 硅MOS结构中的空间电荷

9.6.3 Si-SiO2界面处的界面态

9.6.4 氧化物电荷和功函数差对C-V曲线的影响

9.7 MIS结构的隧穿效应

9.7.1 粒子隧穿势垒的量子传输系数

9.7.2 界面态及其模型

9.7.3 通过绝缘体势垒和界面态的量子传输系数

9.7.4 隧穿俘获截面和捕获概率

9.8 界面态复合隧穿电流

9.8.1 半导体中电子的表面复合

9.8.2 金属中电子的陷阱复合

9.8.3 界面态的占据率和隧穿电流

9.9 载流子通过绝缘体势垒的隧穿电流

9.9.1 MIS结构中的绝缘层

9.9.2 从半导体到金属的隧穿电流

9.9.3 通过绝缘体的净隧穿电流

9.10 MIS太阳电池

9.10.1 MIS太阳电池的能带结构

9.10.2 MIS太阳电池绝缘体中的电压降和电荷分布

9.10.3 MIS太阳电池中的电流分量

9.10.4 MIS太阳电池中的总电流

9.10.5 MIS太阳电池的开路电压

第10章 晶体硅异质pn结太阳电池

10.1 半导体异质结及其能带图结构

10.2 突变异质结的输出特性

10.2.1 内建电势和势垒宽度

10.2.2 结电容

10.2.3 异质结的电流-电压特性

10.3 异质结太阳电池

10.3.1 异质结太阳电池的结构

10.3.2 异质结太阳电池的光伏效应

10.4 异质结太阳电池n型区和p型区电场强度为恒定值时的输出特性

10.4.1 光谱短路电流密度

10.4.2 光谱复合电流密度

10.4.3 异质结太阳电池的总电流-电压特性

陈哲艮研究员，全国"五一劳动奖章"获得者，国家级有突出贡献的专家、全国优秀科技工作者，中国光电技术发展中心主任，浙江省能源研究所所长，中国太阳能学会常务理事，浙江省可再生能源协会会长、中国化学与物理电源行业协会副理事长兼太阳能光伏行业分会副理事长，曾获全国科学大会奖、国家科技进步奖和省部级科技进步奖多项。从事教学、科研工作30余年，先后完成研究课题30余项，在国内外发表学术论文60余篇。

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书籍介绍

本书作者在参考国内外相关科技文献资料、了解前人研究成果的基础上，结合自己的研究和思考，应用量子力学基础理论、固体能带理论和半导体载流子运行规律，系统介绍了晶体硅太阳电池的电能产生机理。本书主要内容包括绪论、晶体硅的结构和基本物理化学性质、半导体中的能带与态密度、半导体中的载流子、半导体中载流子的输运、半导体pn结、晶体硅pn结太阳电池、金属-半导体（MS）结构与MS太阳电池、金属-绝缘体-半导体（MIS）结构与MIS太阳电池、晶体硅异质pn结太阳电池、硅基太阳电池的计算物理、太阳电池的光电转换效率、聚光太阳电池与叉指式背接触（IBC）太阳电池、晶体硅太阳电池的优化设计、纳米硅/硅异质结太阳电池、钙钛矿/硅串联太阳电池、太阳电池热物理分析。