矽基納米結構材料及其在太陽電池器件中的應用 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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徐駿 等 著

圖書標籤:

• 矽基納米結構
• 太陽能電池
• 納米材料
• 光伏器件
• 半導體材料
• 材料科學
• 納米技術
• 薄膜技術
• 能源材料
• 光電轉換

齣版社： 科學齣版社

ISBN：9787030499172

版次：01

商品編碼：12194364

包裝：平裝

叢書名： “十三五”國傢重點齣版物齣版規劃項目 光電子科學與技術前沿叢書

開本：32開

齣版時間：2016-09-01

正文語種：中文

內容簡介

　　以多名國內工作在第一綫的優秀青年的工作為基礎，係統介紹瞭半導體矽基納米結構的製備及其在新型太陽電池中的應用，既有理論分析，也有豐富的實驗結果，對未來電池的研究和進一步效率的提升有著很重要的作用。本書對從事相關領域研究的研究工作者和研究生等有很好的參考價值。

《先進光伏材料：超越矽的邊界》 內容梗概： 本書深入探討瞭超越傳統矽基材料的下一代光伏技術，旨在為研究人員、工程師和行業決策者提供一個全麵的視角，瞭解當前和未來太陽能電池材料的發展前沿。我們將聚焦於那些在能量轉換效率、成本效益、柔韌性、環境可持續性以及集成應用潛力等方麵展現齣巨大優勢的新興材料體係。 第一章：新時代的光伏材料需求與挑戰 本章將首先迴顧太陽能電池技術的發展曆程，重點分析當前以晶體矽為主導的市場格局及其麵臨的瓶頸，例如理論效率極限的逼近、生産成本的持續下降壓力、以及對笨重、剛性材料的局限性。隨後，我們將闡述推動新材料研發的根本動力，包括全球能源轉型的迫切需求、對更高能量轉換效率的不斷追求、以及對低成本、輕質、柔性甚至透明太陽能電池的渴望，以滿足諸如可穿戴設備、建築一體化光伏（BIPV）、以及便攜式電子産品等新興應用場景的需求。我們將深入剖析這些新興應用對材料性能提齣的獨特要求，例如在弱光下的錶現、寬光譜響應能力、長久的使用壽命、以及在復雜環境下的穩定性。最後，本章將概覽未來光伏材料研究可能麵臨的關鍵挑戰，包括材料的可持續性、規模化生産的可行性、以及與現有器件製造工藝的兼容性等。 第二章：鈣鈦礦太陽能電池：效率飛躍的引領者 鈣鈦礦太陽電池以其驚人的光電轉換效率提升速度和相對簡單的製備工藝，已成為當前光伏領域最受矚目的技術之一。本章將詳細介紹鈣鈦礦材料的晶體結構、電子能帶特性以及光吸收機理。我們將深入分析影響鈣鈦礦電池性能的關鍵因素，包括其組分選擇（如鹵化物、陽離子和陰離子的優化）、晶粒尺寸與形貌的調控、以及缺陷的形成與鈍化策略。本書將重點闡述各種鈣鈦礦器件結構，包括n-i-p和p-i-n結構，並分析其各自的優缺點。此外，我們將詳細介紹鈣鈦礦薄膜的製備方法，涵蓋溶液法（如鏇塗、颳塗、噴塗）和氣相沉積法，並探討如何通過工藝優化來提升薄膜質量和器件效率。同時，本章還將關注鈣鈦礦太陽能電池在穩定性方麵的挑戰，例如對濕氣、氧氣、光照和熱的敏感性，並介紹目前主要的穩定性提升策略，包括鈍化層、封裝技術和材料改性。最後，我們將展望鈣鈦礦太陽能電池在效率、穩定性、和規模化生産方麵的未來發展方嚮。 第三章：有機太陽能電池：輕質、柔性與多彩的可能 有機太陽能電池（OSCs）憑藉其獨特的分子設計自由度，在實現輕質、柔性、半透明甚至多彩光伏器件方麵展現齣巨大的潛力。本章將深入介紹OSCs的核心組成部分：給體（donor）和受體（acceptor）材料。我們將詳細闡述有機半導體材料的設計原則，包括控製其HOMO/LUMO能級、提高載流子遷移率、以及優化光吸收光譜。本書將重點介紹當前主流的給體-受體（D-A）共軛聚閤物和非富勒烯小分子受體材料，並分析它們在提高器件效率和穩定性方麵的最新進展。我們將詳細解析OSCs的工作原理，包括激子産生、分離、以及載流子傳輸過程，並探討影響器件性能的關鍵界麵工程和形貌調控技術。此外，本章還將討論OSCs的製備工藝，包括鏇塗、印刷（如噴墨打印、捲對捲印刷）等，以及這些工藝如何賦能大規模、低成本的生産。我們還將關注OSCs在穩定性和使用壽命方麵的挑戰，並介紹相關的改進措施，例如改進的封裝技術和更加穩定的有機材料。最後，本章將展望OSCs在建築集成、可穿戴電子産品、以及物聯網傳感器等領域的廣闊應用前景。 第四章：量子點太陽能電池：量子效應與高效光捕獲 量子點（QDs）作為一種具有優異光電性能的納米材料，為太陽能電池技術帶來瞭新的機遇。本章將詳細介紹量子點的光學和電子特性，特彆是其尺寸依賴性的量子尺寸效應，如何實現窄而可調的光吸收光譜。我們將重點關注不同類型的量子點材料，如II-VI族（CdSe, CdTe）、IV-VI族（PbS, PbSe）、以及III-V族（InP）量子點，並分析它們在太陽能電池中的應用優勢。本書將深入探討量子點太陽能電池的幾種主要工作機製，包括膠體量子點太陽能電池（CQDSCs）和量子點敏化太陽能電池（QDSSCs）。我們將詳細介紹CQDSCs的器件結構，包括量子點吸光層、電子傳輸層和空穴傳輸層，並分析界麵工程和載流子傳輸效率的優化策略。對於QDSSCs，我們將闡述量子點如何作為染料敏化太陽能電池中的光敏劑，並分析其與TiO2等半導體基底的相互作用。本章還將討論量子點在實現多光譜吸收、提高光捕獲效率以及潛在的級聯增益效應方麵的應用。同時，我們也會探討量子點太陽能電池在穩定性、毒性（如鉛的替代）和規模化製備方麵的挑戰。最後，本章將展望量子點太陽能電池在提高效率、拓寬光譜響應以及與其他光伏技術結閤方麵的未來潛力。 第五章：薄膜太陽能電池的其他新興材料體係 除瞭鈣鈦礦、有機物和量子點，還有其他一批具有潛力的薄膜太陽能電池材料正在積極研發中。本章將對這些新興材料體係進行概覽性介紹。 銅銦鎵硒（CIGS）太陽能電池： 作為一種成熟的薄膜技術，CIGS電池在效率和穩定性方麵取得瞭顯著成就。本章將介紹CIGS的材料特性、生長方法（如共蒸發、硒化）以及其器件結構優化。我們將分析CIGS電池麵臨的挑戰，如元素配比的精確控製和原材料的稀缺性，並探討其在特定應用場景下的優勢。 碲化鎘（CdTe）太陽能電池： CdTe是另一種重要的薄膜光伏技術，以其高效和低成本生産而聞名。本章將介紹CdTe材料的特性、製備工藝（如真空沉積、化學浴沉積）以及其器件結構。我們將討論CdTe電池在穩定性和潛在的毒性問題方麵的應對策略，以及其在商業化應用中的進展。 III-V族多結太陽能電池（非矽基）： 雖然III-V族材料常用於高效率的聚光太陽能電池，但本章將側重於其在非聚光、薄膜形式上的發展潛力。我們將介紹多結器件的工作原理，即通過堆疊不同帶隙的材料來拓寬光譜響應範圍，從而實現超高效率。本章將討論其在地麵應用中的材料選擇、器件設計和製備挑戰，並展望其在高效率要求下的獨特價值。 其他前沿探索： 最後，本章還將簡要介紹一些更加前沿的材料體係，例如基於二維材料（如石墨烯、過渡金屬二硫化物）的光伏器件，以及基於納米綫或納米管的結構化光伏器件，探討這些新型材料在實現超高效率、獨特功能性（如透明性）方麵的潛力。 第六章：材料創新與器件工程的協同發展 本章將強調材料科學的進步與器件工程設計的緊密結閤，是推動太陽能電池技術發展的雙翼。我們將探討如何通過先進的材料錶徵技術，例如X射綫衍射（XRD）、掃描電子顯微鏡（SEM）、透射電子顯微鏡（TEM）、原子力顯微鏡（AFM）、紫外-可見吸收光譜（UV-Vis）、光緻發光（PL）光譜等，深入理解材料的微觀結構、錶麵形貌、以及光學和電學特性，從而指導材料的優化和改性。 此外，本章還將深入研究界麵工程在提升光伏器件性能中的關鍵作用。我們將討論各種界麵層材料（如電子傳輸層、空穴傳輸層、緩衝層）的設計與選擇，以及如何通過控製界麵特性來降低激子復閤、提高載流子抽取效率，並增強器件的穩定性。例如，如何選擇閤適的界麵修飾劑來鈍化材料缺陷、如何優化電荷傳輸層的導電性和能級匹配，以及如何構建穩定的電極界麵。 同時，本書還將探討不同材料體係的器件設計策略，包括薄膜厚度優化、光柵結構設計、背反射器設計以及串並聯集成等。我們將分析不同材料在器件集成時可能遇到的挑戰，例如材料的兼容性、工藝流程的銜接、以及大規模生産的可行性。 最後，本章將強調理論計算和模擬在材料設計和器件優化中的重要作用。通過第一性原理計算、分子動力學模擬等方法，可以預測材料的性質、理解其工作機理、並指導實驗研究的方嚮，從而加速新材料和新器件的開發進程。 第七章：可持續性、經濟性與未來展望 本章將聚焦於新一代光伏材料在可持續性、經濟性以及未來發展趨勢方麵的考量。我們將深入分析當前新興光伏材料的生命周期評估，重點關注原材料的可獲取性、生産過程中的能源消耗和環境影響、以及器件報廢後的迴收和再利用問題。例如，我們將討論如何尋找和開發不含稀有元素或有毒元素的替代材料，以及如何發展更清潔、更環保的製備工藝。 在經濟性方麵，本章將探討新材料技術如何通過降低生産成本、提高能量轉換效率來最終實現更低的度電成本（LCOE）。我們將分析不同技術路綫在成本效益上的優劣勢，並展望未來哪些材料體係最有潛力實現大規模商業化應用。 本書的最後，我們將對未來光伏材料的發展方嚮進行預測。這包括： 多功能集成光伏： 探索將光伏功能與建築材料、透明顯示、能量存儲等其他功能集成的可能性。 自修復和長壽命光伏： 研發能夠自主修復損傷、具有超長使用壽命的光伏材料，以降低維護成本和環境負擔。 智能光伏： 結閤物聯網和人工智能技術，開發能夠自主監測、預測和優化發電性能的智能光伏係統。 空間太陽能： 探討適用於太空環境的高效率、輕質、耐輻射光伏材料的應用前景。 《先進光伏材料：超越矽的邊界》旨在成為一本深入、前瞻且具有實踐指導意義的參考書，為推動太陽能光伏技術的持續創新和可持續發展貢獻力量。

評分☆☆☆☆☆

當我看到《矽基納米結構材料及其在太陽電池器件中的應用》這個書名時，我的第一反應是，這本書的內容一定非常專業且前沿。我本身就是從事相關領域研究的研究者，一直關注著矽基材料的最新發展動態。我知道，納米技術的齣現，為傳統矽太陽能電池的性能提升帶來瞭革命性的機遇。我期待這本書能夠深入剖析不同類型的矽基納米結構，例如納米綫、納米顆粒、納米片、量子綫、量子點以及多孔矽等，詳細介紹它們的物理化學性質，以及這些性質是如何影響其在光伏器件中的性能的。我尤其關注的是，書中是否會詳細介紹這些納米材料的製備方法，包括各種化學和物理方法，以及如何通過控製製備工藝來調控材料的性能。另外，我也希望書中能夠涵蓋納米結構在提升太陽能電池效率方麵的具體機理，例如錶麵鈍化、光捕獲增強、載流子提取優化等。如果書中還能討論到矽基納米結構在不同類型太陽能電池中的應用，比如晶矽太陽能電池、薄膜太陽能電池、甚至是鈣鈦礦/矽疊層太陽能電池，那麼這本書的價值將非常高。

評分☆☆☆☆☆

這本《矽基納米結構材料及其在太陽電池器件中的應用》的書名，我第一眼看到時，腦海裏就浮現齣無數關於未來能源場景的畫麵。我一直對能夠改變世界的創新技術充滿好奇，而太陽能無疑是其中最重要的一環。這本書的標題觸及到瞭材料科學和可再生能源交叉的精髓，讓我不禁想象書中會詳細講解如何通過操縱矽的納米尺度特性，來達到前所未有的光電轉換效率。我想象中的內容，會包括各種先進的納米製備技術，比如化學氣相沉積、模闆法、自組裝等等，並且會詳細介紹這些技術如何精確控製納米結構的形貌、尺寸和排列。我也特彆想知道，書中是否會深入探討這些納米結構如何影響光子的吸收和激子的産生，以及如何優化載流子的分離和傳輸，從而減少能量損失。我對書中可能齣現的那些“魔術般”的納米材料設計充滿期待，例如能夠捕獲更寬光譜範圍光綫的超晶格結構，或者能夠增強光散射從而提高吸收效率的微納結構陣列。如果書中還能提供一些具體的器件設計方案和性能測試數據，那就太棒瞭，這會讓我對這些納米材料在實際應用中的潛力有更直觀的認識。

評分☆☆☆☆☆

《矽基納米結構材料及其在太陽電池器件中的應用》這個書名，讓我立刻聯想到瞭那些在實驗室裏閃耀著奇思妙想的創新成果。我對新材料的崛起，特彆是那些能夠解決現實世界重大挑戰的新材料，有著強烈的求知欲。我預想這本書會深入探討矽基納米結構材料的設計理念和製備策略。我會期待書中詳細介紹諸如“納米綫陣列”這樣具有方嚮性和秩序的結構，是如何通過精確控製生長方嚮來優化載流子提取；或者“多孔矽”這種具有龐大比錶麵積的材料，是如何通過增加光吸收或改善界麵接觸來提升器件性能。我也希望書中能夠詳細闡述這些納米結構在太陽電池工作機理中的具體作用，比如如何通過等離激元效應增強光吸收，或者如何通過能帶工程來優化電荷分離效率。對於實際應用，我也會關注書中是否會討論這些納米材料的規模化製備技術，以及在成本、穩定性和環境友好性方麵的考量。如果書中能夠提供一些成功的器件實例，並分析其優缺點，那我將感到非常滿意。

評分☆☆☆☆☆

這本書的書名確實很吸引人，尤其是“矽基納米結構材料”和“太陽電池器件”這兩個詞，讓人立刻聯想到前沿的科技發展方嚮。我一直對新能源技術，特彆是太陽能利用有著濃厚的興趣，所以當我在書架上看到這本書時，幾乎是毫不猶豫地拿瞭下來。我預想中，這本書應該會深入淺齣地介紹各種新穎的矽基納米材料，比如量子點、納米綫、多孔矽等等，並且詳細闡述它們是如何被設計、製備以及在提升太陽能電池效率方麵發揮作用的。我尤其期待能夠瞭解到不同納米結構在吸收光譜、載流子傳輸、界麵工程等方麵的獨特性質，以及它們如何剋服傳統矽太陽能電池的瓶頸。當然，書中如果能包含一些最新的研究進展，甚至是尚未大規模産業化的前沿技術，那就更令人興奮瞭。我還在想，它會不會涉及到納米結構的穩定性、成本效益以及與現有太陽能電池製造工藝的兼容性等實際應用問題。畢竟，再好的材料，如果不能經濟高效地生産和集成，也難以真正實現商業化。總而言之，我抱著極大的期望，希望這本書能為我打開一扇瞭解未來太陽能技術新機遇的大門。

評分☆☆☆☆☆

這本《矽基納米結構材料及其在太陽電池器件中的應用》的書名，讓我對未來綠色能源的發展充滿瞭無限的遐想。我雖然不是技術專傢，但一直關注著科技前沿動態，特彆是那些能夠為我們生活帶來積極改變的技術。我設想這本書會以一種相對易懂的方式，嚮讀者介紹矽基納米結構這種神奇的材料。它可能會從最基礎的原理講起，比如為什麼把矽做成納米尺寸會有獨特的性質，然後逐步深入到各種具體的納米結構，比如那些像微小天綫一樣的納米綫，或者像微小發光體的量子點。我特彆希望書中能有生動的插圖或圖示，來幫助我理解這些微觀世界的奇妙之處。而當這些納米結構與太陽電池結閤時，會發生怎樣的“化學反應”呢？我期待書中能詳細解釋，這些納米結構如何能夠更有效地捕捉陽光，並將這些能量轉化為電能，從而讓我們的太陽能電池變得更強大、更高效。如果書中還能提及一些科學傢們為瞭實現這一目標所付齣的努力和取得的突破，那將更富有啓發性。