《太陽能光伏理化基礎(chǔ)》在第一版的基礎(chǔ)上進(jìn)行修訂，根據(jù)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的實際需求和教學(xué)實踐，優(yōu)化已有的知識點，添加了光資源、光伏電池的化學(xué)反應(yīng)等內(nèi)容，并在章節(jié)編排上進(jìn)行了調(diào)整。
《太陽能光伏理化基礎(chǔ)》從光資源介紹與分析入手，系統(tǒng)闡述了原子及分子結(jié)構(gòu)、價鍵理論、晶體及材料缺陷、PN結(jié)特性、光伏電池的化學(xué)反應(yīng)以及其他新型光伏電池的理論知識。
《太陽能光伏理化基礎(chǔ)》可作為高等院校及職業(yè)院校光伏發(fā)電技術(shù)及應(yīng)用等相關(guān)專業(yè)學(xué)生的教材，同時可作為光伏生產(chǎn)企業(yè)對員工的崗位培訓(xùn)教材，也可以作為相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考書。
近年來，我國對能源的需求量日益增加，環(huán)保壓力增大。優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)清潔低碳發(fā)展，是我國經(jīng)濟(jì)社會轉(zhuǎn)型發(fā)展的迫切需要，因此國家在節(jié)約能源的同時也在積極開發(fā)新能源。太陽能是取之不盡、用之不竭的能源，而且能量巨大、安全無污染，是人類的理想能源。中國太陽能資源非常豐富，理論儲量達(dá)每年17000億噸標(biāo)準(zhǔn)煤，太陽能資源開發(fā)利用的潛力非常廣闊。2000年以來，中國光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也發(fā)生了很大的變化，光伏市場已經(jīng)從專注于電池及組件產(chǎn)品出口逐步轉(zhuǎn)向國內(nèi)光伏發(fā)電市場的開發(fā)。目前，光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)實現(xiàn)了規(guī)�；l(fā)展，領(lǐng)跑者計劃的實施，有利于通過市場化競爭引導(dǎo)光伏技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級，從而使光伏企業(yè)在保持產(chǎn)量的基礎(chǔ)上更加注重產(chǎn)品的質(zhì)量提升。當(dāng)前，光伏材料領(lǐng)域，太陽能電池材料的應(yīng)用可以分為以硅材料為主體的太陽能電池和薄膜太陽能電池兩類。在晶體硅太陽能電池技術(shù)開發(fā)方面，“金剛線切片+黑硅技術(shù)”的多晶硅生產(chǎn)線和“PERC技術(shù)”的單晶硅生產(chǎn)線齊頭并進(jìn)。在薄膜電池領(lǐng)域，碲化鎘和鈣鈦礦薄膜電池發(fā)展迅速；在光電轉(zhuǎn)化效率方面，碲化鎘、鈣鈦礦薄膜太陽能電池分別達(dá)到17%和21%，與晶硅電池的差距在逐步縮小�？傮w而言，光伏產(chǎn)業(yè)在歷經(jīng)了多年的高速發(fā)展后，已經(jīng)成為中國能源系統(tǒng)不可或缺的組成部分。
促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，人才培養(yǎng)是關(guān)鍵。當(dāng)前光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展與人才培養(yǎng)相對落后的矛盾日益凸顯，越來越多的光伏企業(yè)人力資源緊張。光伏產(chǎn)業(yè)相關(guān)技術(shù)更新較快，教材也需要根據(jù)光伏材料的新技術(shù)和新工藝進(jìn)行實時更新，才能培養(yǎng)出滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的專業(yè)人才。
《太陽能光伏理化基礎(chǔ)》第一版已出版六年，幾年時間讓我們對行業(yè)產(chǎn)生了新的理解，也收集了一些新的技術(shù)和案例，因此我們對本書進(jìn)行了再版增修。我們優(yōu)化了已有的知識點，添加了光資源、光伏電池的化學(xué)反應(yīng)等內(nèi)容，并對章節(jié)編排進(jìn)行了調(diào)整。在此感謝浙江瑞亞能源科技有限公司董事長易潮、衢州職業(yè)技術(shù)學(xué)院廖東進(jìn)等對本書提出寶貴的建議，感謝杭州瑞亞教育科技有限公司對本書再版提供的設(shè)備支持和技術(shù)支持，希望捧卷的各位讀者能夠在書中收獲新的知識！
本教材基于光伏電池工藝中所涉及的固體物理、半導(dǎo)體物理、無機(jī)化學(xué)等理論知識，首先系統(tǒng)闡述了中國太陽能光資源的主要分布情況；然后從原子結(jié)構(gòu)、化學(xué)鍵和分子結(jié)構(gòu)講述了波爾理論、離子鍵、共價鍵、金屬鍵等跟硅材料相關(guān)的物理知識，從晶體特性和晶體缺陷方面詳細(xì)講解晶體的相關(guān)知識，從半導(dǎo)體PN結(jié)特性闡述了光伏電池的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)；接著講述了光伏產(chǎn)業(yè)鏈各個環(huán)節(jié)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)以及光伏電池發(fā)電的基本原理；最后對其他新型太陽電池的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行了系統(tǒng)性的介紹。本教材在編寫中，理論知識方面涉及較多，讀者可選擇性地學(xué)習(xí)。
本書可以作為高職高專光伏類專業(yè)學(xué)生的教材，同時可作為企業(yè)員工的崗位培訓(xùn)教材，也可以作為相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員參考書。
本書由黃建華、向鈉、齊鍇亮任主編。全書由黃建華擬定提綱、黃建華與齊鍇亮統(tǒng)稿。第1章由陜西工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院齊鍇亮編寫，第2章、第3章由南昌大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院陳楠編寫，第4章由濟(jì)南工程職業(yè)技術(shù)學(xué)院張培明編寫，第5章由湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院曾禮麗編寫，第6章由江西科技學(xué)院肖友鵬編寫，第7章由湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院黃建華編寫，第8章、第9章由湖南理工職業(yè)技術(shù)學(xué)院向鈉編寫。全書由杭州瑞亞教育科技有限公司教學(xué)研究院院長桑寧如主審。
教材的開發(fā)是一個循序漸進(jìn)的過程，限于編者水平有限，經(jīng)驗不足，在編寫過程中難免會有疏漏之處，竭誠歡迎廣大師生和讀者提出寶貴意見，使本書不斷改進(jìn)、不斷完善。
編者
2017年8月
第1章光資源1
1.1光與光譜1
1.1.1光的本質(zhì)1
1.1.2光波1
1.1.3光譜2
1.2太陽光譜能量分布3
1.2.1大氣層外的太陽光譜4
1.2.2到達(dá)地面的太陽輻射4
1.3太陽輻射4
1.3.1太陽基本知識4
1.3.2太陽輻射基本概念5
1.3.3地面太陽輻射6
1.4全國光資源分布情況8
本章小結(jié)9
思考題9
第2章原子結(jié)構(gòu)10
2.1氫原子光譜與玻爾理論10
2.1.1氫原子光譜10
2.1.2玻爾理論12
2.2微觀粒子運動的規(guī)律14
2.2.1波粒二象性14
2.2.2測不準(zhǔn)原理15
2.2.3波函數(shù)與原子軌道16
2.2.4四個量子數(shù)17
2.3原子核外電子排布19
2.3.1屏蔽效應(yīng)19
2.3.2穿透效應(yīng)20
2.3.3能級交錯及近似能級圖20
2.3.4核外電子排布23
本章小結(jié)24
思考題24
第3章化學(xué)鍵與分子結(jié)構(gòu)25
3.1離子鍵25
3.1.1離子鍵的形成25
3.1.2離子鍵的形成條件26
3.1.3離子鍵的特點26
3.1.4離子晶體27
3.1.5離子晶體的結(jié)構(gòu)27
3.2共價鍵30
3.2.1價鍵理論30
3.2.2共價鍵的類型31
3.2.3雜化軌道理論32
3.2.4分子晶體和原子晶體35
3.3金屬鍵36
3.3.1金屬鍵的改性共價理論37
3.3.2金屬鍵的能帶理論37
3.3.3金屬鍵的本質(zhì)38
3.3.4金屬晶體38
本章小結(jié)40
思考題40
第4章晶體的基本知識41
4.1晶體與非晶體41
4.2晶體的特性42
4.2.1晶體的自限性42
4.2.2晶體的對稱性43
4.2.3晶體固定的熔點44
4.2.4晶體的均勻性44
4.2.5晶體的各向異性45
4.2.6晶體的解理性45
4.2.7最小內(nèi)能和穩(wěn)定性46
4.2.8X射線衍射特性46
4.3常見晶體的類型46
4.3.1晶體的分類46
4.3.2常見半導(dǎo)體材料47
4.3.3半導(dǎo)體的摻雜47
4.4空間點陣和晶胞48
4.4.1晶體的微觀描述48
4.4.2晶格的周期性50
4.4.3晶列晶向晶面51
4.4.4晶體結(jié)構(gòu)的分類54
4.4.5常見的晶體結(jié)構(gòu)57
4.4.6晶體中原子排列的配位數(shù)和致密度62
本章小結(jié)63
思考題63
第5章晶體缺陷64
5.1概述64
5.2晶體缺陷65
5.2.1點缺陷66
5.2.2線缺陷68
5.2.3面缺陷74
5.2.4體缺陷76
5.3晶硅中的缺陷及其影響77
5.3.1氧雜質(zhì)及其影響77
5.3.2碳雜質(zhì)及其影響79
5.3.3氫雜質(zhì)及其影響79
5.3.4金屬雜質(zhì)及其影響80
5.3.5位錯及其影響81
5.3.6晶界及其影響81
本章小結(jié)82
思考題82
第6章半導(dǎo)體材料性能84
6.1半導(dǎo)體的特性84
6.1.1正格子和倒格子84
6.1.2波函數(shù)85
6.1.3半導(dǎo)體中的電子狀態(tài)和能帶86
6.1.4半導(dǎo)體中的雜質(zhì)和缺陷能級91
6.2熱平衡載流子94
6.2.1狀態(tài)密度94
6.2.2統(tǒng)計規(guī)律95
6.2.3費米分布函數(shù)和費米能級95
6.2.4導(dǎo)帶中的電子濃度和價帶中的空穴濃度97
6.2.5非簡并半導(dǎo)體98
6.2.6本征載流子濃度99
6.2.7雜質(zhì)半導(dǎo)體的載流子濃度100
6.2.8簡并半導(dǎo)體103
6.3非平衡載流子104
6.3.1準(zhǔn)費米能級104
6.3.2半導(dǎo)體的光吸收105
6.3.3非平衡載流子的壽命109
6.3.4復(fù)合過程110
6.4載流子的輸運113
6.4.1漂移運動114
6.4.2遷移率115
6.4.3擴(kuò)散運動115
6.4.4電流密度方程，愛因斯坦關(guān)系式117
6.4.5泊松方程118
6.4.6連續(xù)性方程119
6.5PN結(jié)及其特性圖120
6.5.1空間電荷區(qū)與接觸電勢差120
6.5.2PN結(jié)的電場強(qiáng)度122
6.5.3PN結(jié)的電勢分布123
6.5.4空間電荷區(qū)寬度123
6.5.5PN結(jié)內(nèi)電荷流動的定性描述124
6.5.6理想的電流-電壓關(guān)系124
6.5.7電流電壓關(guān)系的非理想因素127
6.6PIN結(jié)128
6.7金屬-半導(dǎo)體接觸129
6.7.1金屬-半導(dǎo)體接觸130
6.7.2歐姆接觸131
6.8半導(dǎo)體-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)132
本章小結(jié)134
思考題134
第7章光伏電池性能135
7.1光伏發(fā)電原理135
7.1.1光伏行為來源135
7.1.2光生伏特效應(yīng)137
7.1.3光伏電池的I-V特性138
7.2光伏電池性能表征139
7.3光伏電池的效率140
7.4光伏電池效率分析142
7.4.1禁帶寬度的影響142
7.4.2溫度的影響142
7.4.3壽命和擴(kuò)散長度的影響143
7.4.4寄生電阻的影響143
7.5晶硅光伏產(chǎn)業(yè)鏈概述145
7.5.1硅材料的冶煉145
7.5.2高純度多晶硅的提純146
7.5.3直拉單晶硅棒146
7.5.4鑄造多晶硅錠147
7.5.5硅片加工148
7.5.6晶硅電池及組件制備148
7.5.7光伏發(fā)電系統(tǒng)149
本章小結(jié)150
思考題150
第8章光伏電池的化學(xué)反應(yīng)151
8.1酸反應(yīng)151
8.1.1硅錠（棒）材料清洗過程中的酸腐蝕反應(yīng)151
8.1.2硅片清洗過程的酸反應(yīng)151
8.1.3光伏電池制備工藝中的酸反應(yīng)152
8.2堿反應(yīng)153
8.2.1硅錠（棒）材料清洗過程中的堿腐蝕反應(yīng)153
8.2.2硅片清洗過程的堿反應(yīng)153
8.2.3光伏電池制備工藝中的堿反應(yīng)153
8.3其他化學(xué)反應(yīng)153
8.3.1多晶硅原料制備中的化學(xué)反應(yīng)153
8.3.2晶硅電池擴(kuò)散工序中的化學(xué)反應(yīng)155
8.3.3晶硅電池PECVD工序中的化學(xué)反應(yīng)156
本章小結(jié)156
思考題156
第9章其他新型太陽電池的理論知識157
9.1GaAs電池157
9.1.1GaAs的晶體結(jié)構(gòu)157
9.1.2GaAs的能帶結(jié)構(gòu)158
9.1.3GaAs的遷移率和飽和漂移速度159
9.1.4GaAs晶體的缺陷和位錯159
9.1.5GaAs晶體的雜質(zhì)160
9.1.6砷化鎵太陽電池的結(jié)構(gòu)和制備方法161
9.2CdTe電池162
9.2.1CdTe材料的基本性質(zhì)162
9.2.2CdTe太陽電池的結(jié)構(gòu)和工作原理163
9.2.3CdTe太陽電池制備工藝165
9.3CIGS電池166
9.3.1CIGS材料的基本性質(zhì)166
9.3.2CIGS太陽電池的結(jié)構(gòu)和工作原理167
9.3.3CIGS太陽電池制備工藝168
9.4有機(jī)太陽電池169
9.4.1有機(jī)高分子太陽電池169
9.4.2染料敏化太陽電池171
9.4.3鈣鈦礦太陽電池173
本章小結(jié)175
思考題175
參考文獻(xiàn)176
新書資訊