【现货速发】新型太阳电池：材料·器件·应用

目前我国光伏太阳能产业与太阳电池行业仍然处于高速发展之中。我国太阳能光伏产业从小到大、从弱变强，其应用几乎是从无到有，快速发展；到2015年，无论是太阳能光伏电池、组件产量，还是太阳能光伏的年安装总量，我国已经居于世界位。 太阳电池能否与常规能源发电技术相竞争并大规模普及，通常存在两个关键问题：一是具有比较低的生产成本；二是具有比较高的光电转换效率。为了解决这些问题，需要太阳电池材料技术和电池工艺技术的密切配合。需要提及的是，我国作为太阳电池生产大国，如何在目前生产技术的基础上，更加有效地利用目前已有的生产线，深入研究太阳电池工艺的改造和太阳电池材料技术、新型太阳电池系统应用技术的创新，这是我国光伏行业面临的重要课题。本书重点关注这一问题，即强调将太阳电池材料和太阳电池工艺、新型太阳电池应用系统与技术紧密配合、相互促进、共同发展，这也是当前太阳电池行业蓬勃发展的显著特征。

本书汲取当前国内外光伏行业更新理论和实践成果编写而成，同时还介绍作者和同仁在这方面的研究和实践。其中，本书第1章介绍太阳能利用与太阳电池，第2章介绍半导体太阳电池原理，第3章介绍太阳电池硅材料，第4章介绍物理法太阳电池多晶硅，第5章～第9章分别介绍了硅片加工、晶硅太阳电池生产、晶硅太阳电池组件生产、太阳电池浆料、硅太阳电池背场铝浆等，第10章介绍新型太阳电池技术及材料，第11章介绍太阳电池应用。作者希望能为广大太阳电池技术领域工作者提供一本有参考价值的参考书。另外，本书还结合大量太阳电池相关生产一线的具体实际操作内容，因此可以作为太阳电池技术领域和将要进军该领域的企业和公司的专业知识培训教材。本书可供广大从事新材料、新能源、光伏发电、光伏器件等科研院所、企事业单位及相关学科的科研人员和工程技术人员使用，也可作为相关专业在校师生的教学参考书或教材。

全书具体编写分工如下：由靳瑞敏教授编写第1章、第2章，第6章～第11章；洛阳师范学院张相辉博士编写第3章、第4章；洛阳师范学院张伟英博士编写第5章。

由于太阳电池技术发展迅速。由于作者的知识面和水平有限，书中肯定会存在疏漏，恳请读者批评指正。 

编著者

2018年5月

第1章太阳能利用与太阳电池

1.1太阳能与可再生能源001

1.2太阳能光伏应用003

1.3太阳电池的发展004

习题007

第2章半导体太阳电池原理

2.1半导体简介008

2.1.1晶体结构009

2.1.2能带011

2.1.3电子空穴对013

2.1.4P-N结014

2.1.5P-N结的能带结构015

2.1.6P-N结能带与接触电势差016

2.1.7光照下的P-N结016

2.2太阳电池的基本原理017

2.2.1太阳电池原理表述017

2.2.2太阳电池的等效电路019

2.3太阳电池的特点和分类020

2.3.1太阳电池的特点020

2.3.2太阳电池的分类021

习题024

第3章太阳电池硅材料

3.1太阳电池材料对比025

3.1.1硅材料地位的确定025

3.1.2体材料与薄膜材料的对比026

3.1.3薄膜太阳电池对比027

3.2太阳电池多晶硅现状029

3.3硅及冶金硅031

3.3.1硅的概况031

3.3.2冶金硅的生产032

3.4化学法太阳电池多晶硅037

3.4.1改良西门子法037

3.4.2改良西门子法制备工艺及注意事项038

3.4.3锌还原法041

3.4.4硅烷法043

习题044

第4章物理法太阳电池多晶硅

4.1物理法太阳电池多晶硅简介045

4.2物理法除杂方法046

4.2.1吹气法046

4.2.2造渣静置澄清法046

4.2.3湿法冶金048

4.2.4物理法真空冶炼048

4.2.5多晶硅铸锭050

4.2.6直拉单晶法055

4.2.7电子束真空熔炼057

4.2.8等离子感应熔炼058

4.2.9磁场去除法060

4.3太阳能级多晶硅存在的问题062

习题064

第5章硅片加工

5.1晶体的滚磨与开方065

5.1.1晶体的基本特性065

5.1.2晶体滚磨开方设备065

5.1.3晶体磨削开方流程066

5.2晶体切割066

5.2.1内圆切割工艺067

5.2.2单晶硅的多线切割068

5.2.3多线切割系统调整与准备070

5.2.4其他切割方式070

5.2.5激光刻字071

5.3硅片研磨及热处理071

5.3.1硅片边缘的倒角071

5.3.2硅片研磨工艺072

5.3.3背损伤073

5.3.4边缘抛光073

5.3.5预热清洗073

5.3.6硅片热处理073

5.3.7背封074

5.3.8粘片074

5.3.9硅片抛光075

5.4硅片清洗076

5.4.1硅片表面杂质077

5.4.2硅片的清洗077

习题078

第6章晶硅太阳电池生产

6.1清洗制绒079

6.1.1硅片清洗079

6.1.2制绒079

6.1.3工业制绒主要参数对反射率的影响081

6.1.4湿法酸性制绒优缺点082

6.1.5金刚线切割硅片湿法制绒083

6.2扩散084

6.2.1扩散原理分析084

6.2.2工业级扩散工艺085

6.3刻蚀086

6.3.1去磷硅玻璃086

6.3.2湿法酸性刻蚀087

6.3.3工业湿法刻蚀087

6.4减反射膜087

6.4.1减反射膜常见制备方法087

6.4.2等离子体增强化学气相沉积法（PECVD）088

6.4.3双层减反射膜应用089

6.5丝网印刷090

6.5.1丝网印刷工艺090

6.5.2工业丝网印刷工艺要点090

6.5.3烧结091

6.6分类检测093

6.6.1分类检测原理093

6.6.2分类检测技术参数094

6.7晶硅太阳电池生产线设备095

6.8提高太阳电池效率的方法095

6.8.1影响太阳电池效率的主要因素095

6.8.2提高电池效率的方法096

习题097

第7章晶硅太阳电池组件生产

7.1太阳电池组件的结构098

7.2太阳电池组件的封装材料099

7.3太阳电池组件生产工艺100

7.3.1电池测试101

7.3.2正面焊接103

7.3.3背面串接104

7.3.4层压敷设104

7.3.5层压工艺105

7.3.6修边与装框106

7.3.7焊接接线盒107

7.3.8组件测试107

7.3.9包装入库108

7.4太阳电池组件生产设备109

习题110

第8章太阳电池浆料

8.1太阳电池浆料简介111

8.2太阳电池正面浆料历史112

8.3太阳电池片的生产及对正银浆料的性能要求112

8.3.1太阳电池片的生产112

8.3.2硅太阳电池对正银浆料的性能要求113

8.4太阳电池正银浆料构成及形成机理114

8.4.1太阳电池正银浆料构成114

8.4.2太阳电池正银浆料形成机理115

8.5银粉对正银电极性能的影响及制备117

8.5.1银粉对正银电极性能的影响117

8.5.2导电银粉的制备118

8.6玻璃粉对正银浆料性能的影响及制备119

8.6.1玻璃粉对正银浆料性能的影响119

8.6.2玻璃粉的制备123

8.7有机载体和添加剂对银浆性能的影响及制备124

8.7.1有机载体和添加剂对银浆性能的影响124

8.7.2有机载体的制备125

8.8正银浆料及正电极的制备工艺及设备125

8.8.1正银浆料及正电极的制备工艺125

8.8.2生产太阳电池正银设备127

8.8.3新型太阳电池浆料及结构129

习题131

第9章硅太阳电池背场铝浆

9.1硅太阳电池背场铝浆介绍132

9.1.1背场铝浆的含义132

9.1.2背场铝浆的原理132

9.2硅太阳电池背场铝浆的组成133

9.2.1铝粉133

9.2.2玻璃粉133

9.2.3有机载体133

9.2.4添加剂134

9.3硅太阳电池背场铝浆的制备135

9.3.1背场铝浆的形成135

9.3.2背场铝浆对太阳电池的主要影响及技术要求135

9.4铝背场的技术136

9.4.1制备背场的材料136

9.4.2制备方法以及热处理方法136

9.4.3铝背场的吸杂作用和钝化作用136

9.5几个光伏铝浆技术问题138

9.5.1铝珠产生问题138

9.5.2铝包产生问题138

9.5.3附着力问题139

9.5.4弯曲度问题139

习题140

第10章新型太阳电池技术及材料

10.1上转换材料141

10.1.1上转换材料的发展历史141

10.1.2上转换材料的应用142

10.1.3上转换材料的研究现状142

10.1.4影响稀土上转换材料发光性能的因素147

10.2钙钛矿太阳电池148

10.2.1钙钛矿太阳电池介绍148

10.2.2钙钛矿太阳电池结构及工作原理148

10.2.3钙钛矿太阳电池各层研究进展151

10.2.4电池性能的测量评估及J-U滞回效应153

10.2.5钙钛矿太阳电池稳定性研究155

10.3量子点太阳电池156

10.3.1量子点的定义及其基本性质156

10.3.2量子点中间能带太阳电池的机理及分类157

10.3.3量子点敏化太阳电池的优势158

10.3.4量子点敏化太阳电池当前存在的问题159

习题159

第11章太阳电池应用

11.1独立型太阳电池系统160

11.1.1独立太阳电池系统的特点160

11.1.2独立太阳电池系统的基本组成161

11.1.3太阳电池用蓄电池162

11.1.4太阳电池组件的容量设计162

11.1.5控制器163

11.2并网型发电系统163

11.2.1并网系统电路组成及总体设计164

11.2.2光伏组件164

11.2.3光伏并网逆变器164

11.3混合型光伏发电系统165

11.4逆变器166

11.5太阳能庭院灯设计安装168

11.5.1系统设计所需的数据168

11.5.2系统设计参数的确定168

11.6光伏建筑一体化应用169

11.6.1家庭安装太阳电池组件的简单测量工具170

11.6.2一般家庭屋顶太阳电池系统控制器的规格、型号识别171

11.6.3一般家庭屋顶太阳电池DC/AC逆变器171

11.6.4一般家庭屋顶太阳电池系统蓄电池171

11.6.5一般家庭屋顶太阳电池系统的接线方法172

11.6.6一般家庭屋顶太阳电池系统的基本参数172

11.6.7目前家庭并网光伏发电站的申办流程173

11.7家庭分布式光伏发电设计与安装174

11.7.1分布式光伏发电系统设计174

11.7.2硬件系统的设计175

习题186

参考文献