薄膜太阳能电池材料

第一章 导论

1．1 当前太阳能利用趋势

1．2 薄膜太阳能电池的工作原理

1．3 量子点太阳能电池

1．4 等离子体太阳能电池

1．5 使用地球上储量丰富的材料制作薄膜太阳能电池

第二章 Cu2ZnSn（S1-xSex）4二元化合物的生长及使用这类

化合物制作的薄膜太阳能电池

2．1 Cu2S和Cu2Se吸收层

2．2 Cu2S太阳能电池

2．3 SnS、SnS2和Sn2S3吸收层

2．4 SnSe和SnSe，吸收层

2．5 SnS薄膜太阳能电池

2．6 太阳能电池的窗口层

2．6．1 ZnS

2．6．2 ZnSe

第三章 四元和五元Cu2ZnSn（S1-xSex）4吸收层的生长

3．1 Cu2ZnSn（S1-xSex）4的生长

3．2 Cu2ZnSnS4的生长

3．2．1 真空热蒸发

3．2．2 溅射

3．2．3 脉冲激光沉积

3．2．4 纳米晶的合成

3．2．5 旋转涂布

3．2．6 丝网印刷

3．2．7 电沉积

3．2．8 喷雾热分解

3．3 Cu2ZnSnSe4的生长

3．3．1 共蒸发

3．3．2 溅射

3．3．3 脉冲激光沉积

3．3．4 纳米晶

3．3．5 电沉积

3．4 Cu2ZnSn（SSe）4的生长

3．5 CuZnSn、cu2ZnSnS4和Cu2ZnSnSe4前驱体的硫化或硒化

第四章 表征技术在薄膜分析中的作用

4．1 能量色散x射线谱

4．2 x射线荧光

4．3 二次离子质谱

4．4 电感耦合等离子体质谱

4．5 Cu2ZnSn（S1-xSex）4 x射线光电子能谱

4．6 扫描电子显微镜

4．7 原子力显微镜

4．8 Cu2ZnSn（S1-xsex）4的x射线衍射

4．9 Cu2ZnSn（Sl-xSex）4的光学性质

4．9．1 Cu2ZnSnS4和Cu2ZnSnSe4的能带结构

4．9．2 Cu2ZnSnS4和Cu2ZnSnSe4光致发光

4．10 拉曼光谱

4．10．1 Cu2ZnSnS4的拉曼光谱研究

4．10．2 Cu2ZnSnSe4的拉曼光谱研究

4．10．3 Cu2ZnSn（Sl-xSex）4的拉曼分析

4．11 Cu2ZnSn（S1-xSex）4薄膜的电性能

第五章 Cu2ZnSn（S1-xSex）4薄膜太阳能电池的制作及其特征

5．1 异质结太阳能电池的能带结构

5．2 Cu2ZnSnS4薄膜太阳能电池

5．3 Cu2ZnSnSe4薄膜太阳能电池

5．3．1 cu2ZnSn（s1-xSex）4薄膜太阳能电池

5．4 结的C-V分析

5．5 时间分辨光致发光

5．6 电子束诱导感生电流研究

参考文献2100433B

《薄膜太阳能电池材料/新能源科技译丛》为引进版图书，共分为五章，主要介绍了光伏技术在太阳能电池加工领域的发展现状，讨论了包括薄膜太阳能电池在内的太阳能材料的基本特性和制作方法，探讨了Cu2ZnSn（S1-xSex）4系统及其在太阳能电池领域的应用。《薄膜太阳能电池材料/新能源科技译丛》可以作为一本教材或参考书，适合物理系、动力与能源系、材料系、电子工程系、化学系或其他相关专业的本科生、研究生和教师学习研究薄膜太阳能电池技术。《薄膜太阳能电池材料/新能源科技译丛》也可以作为相关研究机构科学家或相关企业工程师的参考资料，为研究开发各种类型薄膜太阳能电池提供帮助。

光电转换电池材料，能将吸收的太阳能转换为电能并用于制备电池的材料。

所制电池称光电转换电池，简称太阳电池、光电池。太阳能是一种巨大的能源，地球上一年中接收到的太阳能高达1.8×1018千瓦·时。太阳电池是最清洁的能源，其应用非常广泛。种类和制备　光电转换电池材料按原理和电池结构分为半导体太阳电池材料、光电化学电池材料和有机光电转换电池材料。常用的是半导体太阳电池材料，主要有硅太阳电池材料，包括单晶硅、多晶硅和非晶硅；化合物半导体太阳电池材料，如Ⅲ–Ⅴ族、Ⅱ–Ⅵ族化合物半导体，多以薄膜形式应用。有机光电转换电池材料是正在发展的一种太阳电池材料，它拟合光合作用中心，基本反应单元由有机分子组成。光电转换电池材料的制备工艺依材料种类、形态而异。单晶材料主要采用直拉法和区熔法制备。薄膜材料可采用外延生长、气相沉积、溅射、真空蒸发等工艺方法制备。有机光电转换电池材料采用有机合成等方法制备。寻求大面积、高效率、长寿命、低成本、抗辐射、重量轻的光电转换电池材料是其发展方向。工作原理　半导体太阳电池材料的工作原理是：将相同材料或两种不同半导体材料做成PN结电池结构，当太阳光照射其表面时，通过PN结产生的光生伏打效应将太阳能转换为电能。实现这一光电转换的过程是：电池材料在阳光照射下，吸收了能量大于其禁带宽度的光子，在N区耗尽区和P区激发产生光生电子–空穴对；光生电子–空穴对在耗尽区产生后，立即被内建场分离，光生电子进入N区，而光生空穴被推入P区。根据耗尽近似条件，耗尽区边界处的载流子浓度近似为零。在N区中，光生电子–空穴对产生以后，光生空穴便向PN结边界扩散，一旦到达PN结边界，立即受到内建电场作用，被电动力牵引作漂移运动，超过耗尽区进入P区，而光生电子（多数载流子）则被留在N区。P区中的光生电子（少数载流子）同样地由扩散、漂移进入N区，光生空穴（多数载流子）留在P区。如此便在PN结两侧形成正、负电荷的积累，产生了光生电压。这一过程就是半导体光电转换电池材料工作的原理，即光生伏打效应。当光电转换PN结构电池材料做上电极形成光电池并接上一负载后，光电流就从P区经负载流向N区，负载中即得到电功率输出。太阳电池光电特性　表征参数有以下6种：①光电转换效率。电池受光照射后，其输出电功率与入射光功率之比。②填充因子。电池的最大输出功率与开路电压和短路电流乘积之比。③短路电流。受光照的电池被短路，PN结处于零偏压时的电流。④开路电压。电池受光照而未接负载时两端出现的光电压。⑤光谱响应。电池对各种光谱辐照度的响应。响应是指一定能量的单色光入射到电池表面时，所产生的光生载流子被收集后形成的光生电流的大小。⑥抗辐照特性。光电池抵抗空间各种射线辐照损伤的能力。它影响电池在空间使用的寿命。材料选择原则　光电池的质量除与器件工艺有关外，起决定作用的是材料特性，主要材料特性参数有以下4种：①禁带宽度。半导体的导带最低能量与价带最高能量的间隙，它决定光电池的光电转换效率、光电池的开路电压和短路电流的理论值。②少数载流子（简称少子）的扩散长度和寿命。它对光电池的反向饱和电流和收集光生载流子的效率有影响。③光学性质。只有大于材料禁带宽度的那些光子，才能产生本征吸收，有利于提高光电转换效率。④晶体完整性。材料的完整性影响迁移率、少子寿命和光吸收等电学和光学特性，从而影响光电池特性。

本书从基本的新能源汽车讲起，全面介绍了新能源汽车与绿色环境、新能源汽车的心脏――动力电池、动力电池的类型、动力锂离子电池的材料、动力金属氢化物-镍电池材料、超级电池和铅碳电池材料、燃料电池材料的研究成果和未来发展趋势，集科学性、知识性和系统性于一体，可读性强，适合企业、科研、学校、商贸、咨询、媒体的相关人员参考学习。