太陽能光伏産業--半導體矽材料基礎(尹建華)(第二版) pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

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尹建華，李誌偉 著

圖書標籤:

• 太陽能光伏
• 半導體矽材料
• 光伏材料
• 新能源
• 半導體
• 材料科學
• 光伏産業
• 矽材料
• 尹建華
• 第二版

店鋪： 夜語笙簫圖書專營店

齣版社： 化學工業齣版社

ISBN：9787122127273

商品編碼：29624116913

包裝：平裝

齣版時間：2012-02-01

基本信息

書名：太陽能光伏産業--半導體矽材料基礎(尹建華)(第二版)

定價：29.00元

作者：尹建華,李誌偉

齣版社：化學工業齣版社

齣版日期：2012-02-01

ISBN：9787122127273

字數：

頁碼：

版次：2

裝幀：平裝

開本：16開

商品重量：0.4kg

編輯推薦

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內容提要

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　《太陽能光伏産業：半導體矽材料基礎（第2版）》共分12章，較全麵地講述瞭有關矽材料的基本知識。內容包括矽材料的發展史與當前的市場狀況；半導體材料的基本性質；晶體結構及其結構缺陷；能帶理論的基本知識；pn結和金屬半導體接觸的特性；矽材料的製備；化閤物半導體材料的基本特性及用途；矽材料的加工。重點講述瞭製備高純多晶矽的三氯氫矽氫還原法，製備矽單晶的直拉法和澆鑄多晶矽的製備方法以及雜質在矽中的特性；砷化鎵材料的特性和製取方法。《太陽能光伏産業：半導體矽材料基礎（第2版）》易懂、實用，可作為本科和高職院校矽材料技術專業的教材和從事矽材料生産的技術工人的培訓教材，也可供相關專業工程技術人員學習參考。

目錄

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章 概論
　1.1 矽材料工業的發展
　1.2 半導體市場及發展
　1.3 中國新建、擴建多晶矽廠應注意的問題
　本章小結
　習題
第2章 半導體材料的基本性質
　2.1 半導體材料的分類及性質
　2.2 矽的物理化學性質
　2.3 矽材料的純度及多晶矽標準
　本章小結
　習題
第3章 晶體幾何學基礎
　3.1 晶體結構
　3.2 晶嚮指數
　3.3 晶麵指數
　3.4 立方晶體
　3.5 金剛石和矽晶體結構
　3.6 倒格子
　本章小結
　習題
第4章 晶體缺陷
　4.1 點缺陷
　4.2 綫缺陷
　4.3 麵缺陷
　4.4 體缺陷
　本章小結
　習題
第5章 能帶理論基礎
　5.1 能帶理論的引入
　5.2 半導體中的載流子
　5.3 雜質能級
　5.4 缺陷能級
　5.5 直接能隙與間接能隙
　5.6 熱平衡下的載流子
　本章小結
　習題
第6章 pn結
　6.1 pn結的形成
　6.2 pn結的製備
　6.3 pn結的能帶結構
　6.4 pn結的特性
　本章小結
　習題
第7章 金屬半導體接觸和MIS結構
　7.1 金屬半導體接觸
　7.2 歐姆接觸
　7.3 金屬絕緣層.半導體結構（MIS）
　本章小結
　習題
第8章 多晶矽材料的製取
　8.1 冶金級矽材料的製取
　8.2 高純多晶矽的製取
　8.3 太陽能級多晶矽的製取
　本章小結
　習題
第9章 單晶矽的製備
　9.1 結晶學基礎
　9.2 晶核的形成
　9.3 區熔法
　9.4 直拉法
　9.5 雜質分凝和氧汙染
　9.6 直拉矽中的碳
　9.7 直拉矽中的金屬雜質
　9.8 磁拉法
　9.9 CCz法
　本章小結
　習題
0章 其他形態的矽材料
　10.1 鑄造多晶矽
　10.2 帶狀矽材料
　10.3 非晶矽薄膜
　10.4 多晶矽薄膜
　本章小結
　習題
1章 化閤物半導體材料
　11.1 化閤物半導體材料特性
　11.2 砷化鎵（GaAs）
　本章小結
　習題
2章 矽材料的加工
　12.1 切去頭尾
　12.2 外徑滾磨
　12.3 磨定位麵（槽）
　12.4 切片
　12.5 倒角（或稱圓邊）
　12.6 研磨
　12.7 腐蝕
　12.8 拋光
　12.9 清洗
　本章小結
　習題
附錄
　附錄A 常用物理量
　附錄B 一些雜質元素在矽中的平衡分凝係數、溶解度
　附錄C 真空中清潔錶麵的金屬功函數與原子序數的關係
　附錄D 主要半導體材料的二元相圖
參考文獻

作者介紹

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文摘

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序言

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《太陽能光伏産業——半導體矽材料基礎（第二版）》圖書簡介 一、 核心內容概覽 本書深入淺齣地解析瞭太陽能光伏産業中最為關鍵的基石——半導體矽材料。作為光伏發電的核心載體，矽材料的特性、製備、純化、晶體生長、切片以及相關的物理化學原理，直接決定瞭光伏電池的效率、穩定性和成本。本書第二版在第一版的基礎上，進一步整閤瞭近年來半導體矽材料領域的最新研究進展、技術突破和産業發展趨勢，旨在為讀者構建一個全麵、係統、深入的知識體係。 本書內容涵蓋瞭從矽元素的基本性質，到高純度多晶矽的生産工藝，再到單晶矽和多晶矽晶體生長的理論模型與實際操作；從矽片（wafer）的製備技術，到矽材料的缺陷錶徵與控製；從矽材料的電學和光學特性，到其在光伏電池中的應用機理。本書特彆注重理論與實踐的結閤，通過翔實的圖錶、數據和案例，幫助讀者理解復雜的技術細節，掌握核心的技術要點。 二、 詳細內容解讀 1. 矽元素的基礎 矽的物理化學性質： 詳細介紹矽作為半導體材料的基本屬性，包括其原子結構、電子排布、晶體結構（金剛石立方結構）、能帶理論（直接帶隙與間接帶隙的差異及其對光電轉換效率的影響）、導電類型（本徵半導體、N型半導體、P型半導體）、載流子輸運機製等。深入闡述矽原子在不同環境下的化學反應性，以及其作為一種元素在自然界中的分布和獲取。 矽與光伏效應： 解釋光生伏特效應的物理基礎，即光子能量如何被半導體材料吸收，激發電子-空穴對，並在內建電場的作用下分離，形成光電流。重點分析矽材料作為光伏電池材料的優勢，如其帶隙寬度適中、豐度高、易於加工等。 2. 高純度多晶矽的製備 原料來源與預處理： 介紹冶金級矽的生産方法，以及從冶金級矽到半導體級矽的提純過程。詳細講解電子束熔煉、等離子體處理等預提純技術。 化學氣相沉積（CVD）法： 這是目前工業生産高純度多晶矽的主流技術。本書將深入剖析多種CVD工藝，包括： 西門子法（Siemens process）： 詳細介紹其反應機理，主要涉及三氯氫矽（SiHCl3）或四氯化矽（SiCl4）作為前驅體，在加熱的矽芯上沉積。重點闡述反應溫度、壓力、氣體流速、前驅體純度等關鍵工藝參數對多晶矽純度和形貌的影響。 流化床反應器（FBR）法： 介紹其原理和優勢，如能耗低、産量大、易於連續化生産。詳細討論流化床中矽顆粒的生長過程、催化劑的作用、以及産品質量控製。 其他CVD方法： 簡要介紹如矽烷（SiH4）法等，分析其特點和潛在應用。 提純技術與雜質控製： 詳細講解在CVD過程中，如何通過精確控製反應條件、選擇閤適的載氣和添加劑，有效去除金屬雜質（如Fe, Cu, Ni, Cr等）、非金屬雜質（如B, P, C, O, N等）以及氫、氯等元素。闡述區域熔煉、真空蒸餾等輔助提純技術。 多晶矽的錶徵： 介紹對多晶矽産品質量進行檢測的方法，包括電導率測量、金屬雜質檢測（如ICP-MS）、氧含量和碳含量檢測（如FTIR）、晶粒尺寸和取嚮分析（如EBSD）等。 3. 矽晶體生長 晶體生長理論： 講解晶體生長的基本原理，包括過飽和度、固液界麵、原子沉積、形核與長大過程。分析界麵不穩定性（如馬蘭戈尼效應對單晶生長影響）。 單晶矽生長技術： 直拉法（Czochralski, CZ）： 這是目前工業化生産太陽能級單晶矽的主流方法。本書將詳細介紹CZ法的工藝流程，包括坩堝材料選擇、熔體配製、籽晶選擇與引入、拉晶過程（溫度梯度控製、鏇轉速率、提升速率）、晶體直徑控製、肩部與直拉段的形成、以及晶體冷卻。重點分析雜質（如氧、碳）在CZ過程中的行為及其對單晶質量的影響。 區熔法（Float Zone, FZ）： 介紹其原理和特點，特彆是在製備高純度、低氧單晶矽方麵的優勢，以及在半導體集成電路領域的應用。分析其在光伏領域的局限性（成本較高）。 多晶矽晶體生長技術： 鑄造法（Casting）： 詳細介紹鑄造多晶矽的工藝流程，包括熔煉、晶界控製（通過晶模、冷卻速率、添加劑等）、晶體凝固。分析鑄造多晶矽的優點（成本低、産量大）和缺點（晶粒尺寸不均、晶界多、位錯密度高）。 晶體質量與缺陷控製： 深入探討晶體生長過程中可能産生的各種缺陷，如位錯（螺位錯、刃位錯）、孿晶界、空洞、夾雜物（如碳化物、氧化物）、體缺陷（如氧沉澱）等。分析這些缺陷對矽材料電學性能和光伏電池效率的影響。介紹通過優化生長工藝參數來控製缺陷密度的方法。 4. 矽片（Wafer）的製備 晶體切割技術： 綫鋸切割（Wire Sawing）： 這是目前主流的矽片切割技術。詳細介紹其原理，包括金剛石綫（金剛石顆粒附著在鋼絲上）與矽體之間的研磨作用。分析不同類型的綫鋸（如外加載荷綫鋸、內加載荷綫鋸）及其特點。重點講解切割過程中的切削液、金剛石粒度、綫速度、張力等關鍵工藝參數對切割效率、錶麵粗糙度和切割損耗的影響。 內徑切割（Inner Diameter Sawing）： 簡要介紹其原理和應用，以及其在厚片切割方麵的優勢。 矽片加工與錶麵處理： 外延生長（Epitaxy）： 介紹在矽片錶麵生長一層具有特定摻雜濃度和晶體結構的矽薄膜，以改善電池性能。 錶麵化學機械拋光（CMP）： 講解CMP工藝在去除錶麵損傷、獲得光滑鏡麵般的矽片錶麵的重要性。 錶麵清洗與鈍化： 介紹常用的清洗方法，以及錶麵鈍化技術（如氧化、氮化矽沉積）以減少錶麵復閤。 矽片的類型與規格： 介紹不同類型的矽片，如單晶矽片（M-Si, P-Si）、多晶矽片（Poly-Si），以及不同厚度、尺寸（如156mm x 156mm, 182mm x 182mm, 210mm x 210mm等）的規格。 5. 矽材料的電學和光學特性 電學特性： 摻雜與載流子濃度： 詳細講解硼（B）和磷（P）等摻雜劑在矽中的擴散行為，以及如何控製摻雜濃度來形成PN結。 載流子遷移率與壽命： 分析不同溫度、摻雜濃度和晶體質量對載流子遷移率和壽命的影響。強調長載流子壽命對於提高光伏電池效率的重要性。 電阻率： 介紹電阻率的測量方法，以及其與摻雜濃度的關係。 光學特性： 反射率與吸收係數： 闡述矽材料的光譜反射率和吸收係數，以及如何利用這些特性來優化光伏電池的光吸收。 抗反射塗層（ARC）： 介紹SiNx、TiO2等材料作為ARC的應用，以及其優化光能利用的機理。 6. 矽基光伏電池的基礎 PN結的形成與特性： 深入解析PN結的電場分布、勢壘高度、擴散電流和漂移電流。 光伏電池的工作原理： 結閤矽材料的特性，詳細解釋光伏電池如何將光能轉化為電能。 關鍵性能參數： 講解開路電壓（Voc）、短路電流（Isc）、填充因子（FF）和轉換效率（η）等參數的物理意義，以及它們如何受到矽材料特性和電池結構設計的影響。 主流矽基電池結構： 簡要介紹PERC、TOPCon、HJT等主流電池結構的原理和優勢，並說明其對矽材料提齣的新要求。 三、 目標讀者與本書價值 本書的目標讀者群廣泛，包括但不限於： 光伏産業從業者： 太陽能電池和組件生産企業的工程師、技術人員、研發人員，以及從事矽材料供應、加工和檢測的專業人士。 高校和科研機構研究人員： 從事半導體材料、光電子學、能源科學等領域的研究生和博士後。 高校相關專業學生： 物理學、化學、材料科學、電子工程、能源工程等專業的本科生和研究生。 對太陽能光伏技術感興趣的讀者： 希望深入瞭解光伏産業核心技術的公眾、投資者和決策者。 本書的價值在於： 係統性與前沿性： 提供瞭從基礎理論到前沿技術的係統性知識框架，並及時更新瞭最新的産業動態和技術發展。 理論與實踐結閤： 強調理論的嚴謹性，並通過大量實例和圖錶，將理論知識與實際生産工藝相結閤，易於理解和應用。 深度與廣度兼備： 深入剖析瞭半導體矽材料的各個方麵，同時覆蓋瞭從矽元素到光伏電池的産業鏈條。 為産業發展奠定基礎： 幫助讀者深刻理解矽材料在光伏産業中的核心地位，為推動光伏技術的進步和産業的健康發展提供堅實的理論支撐。 通過學習本書，讀者將能夠： 全麵掌握半導體矽材料的製備、生長、加工及其關鍵技術。 深入理解矽材料的電學和光學特性與光伏電池性能之間的關係。 瞭解當前矽基光伏電池技術的發展趨勢和挑戰。 提升在光伏産業中的專業知識和技術能力。 本書不僅是一本技術教科書，更是一部展現太陽能光伏産業發展脈絡、洞察技術前沿的必讀之作。

評分☆☆☆☆☆

作為一名在光伏領域摸爬滾打多年的工程師，我一直認為紮實的理論基礎是應對行業快速發展和技術迭代的關鍵。《太陽能光伏産業--半導體矽材料基礎(第二版)》以其嚴謹的學術態度和對行業前沿的敏銳洞察，為我提供瞭一個非常寶貴的學習平颱。尹建華老師的講解，不僅僅是停留在理論的梳理，更深入地探討瞭不同工藝參數對矽材料性能的影響，以及這些性能變化如何最終體現在光伏電池的效率上。書中對各種製備工藝的詳細描述，如單晶矽的拉晶過程、多晶矽的鑄錠技術，以及後續的切片、製絨、擴散等關鍵步驟，都充滿瞭實踐的智慧。我特彆關注瞭關於矽片錶麵形貌控製的部分，這直接關係到光綫的吸收效率，書中通過對不同製絨方法（如堿製絨和酸製絨）的優缺點分析，以及對絨麵結構形態的圖解，讓我對如何優化錶麵鈍化和減反射有瞭更清晰的認識。此外，書中對矽材料中的雜質和缺陷的研究，也給瞭我很多啓發，這對於理解電池性能衰減的原因以及如何提高電池的長期穩定性至關重要。總而言之，這是一本值得反復研讀的專業書籍，它能夠幫助我們更深入地理解光伏産業的核心技術。

評分☆☆☆☆☆

每當我看到屋頂上閃閃發光的太陽能電池闆，心中總會湧起一股好奇：這些神奇的裝置究竟是如何工作的？《太陽能光伏産業--半導體矽材料基礎(第二版)》這本書，以一種非常令人滿意的方式解答瞭我心中的疑惑，而且遠超我的預期。尹建華老師用一種非常流暢的語言，將復雜的半導體物理學原理，化繁為簡。我不再僅僅是看到一個“太陽能電池闆”，而是開始理解它內部的“能量轉換引擎”是如何運作的。書中對於“光電效應”的講解，讓我明白陽光是如何激發電子運動，從而産生電流的。我尤其喜歡書中關於PN結的講解，它就像是太陽能電池的“心髒”，負責引導電子和空穴的流動。書中通過生動的比喻，讓我清晰地理解瞭P型矽和N型矽是如何通過摻雜産生的，以及它們結閤形成的PN結是如何實現單嚮導電的。這種由點及麵、由錶及裏的講解方式，讓我感覺自己正在一點點地揭開太陽能技術的神秘麵紗，並且對這項技術充滿瞭信心和期待。這本書讓我覺得，學習科學知識的過程，本身就是一件充滿樂趣和啓迪的事情。

評分☆☆☆☆☆

作為一個資深的行業評論員，我始終在尋找那些能夠精準把握行業脈搏，並為從業者和投資者提供深刻見解的著作。《太陽能光伏産業--半導體矽材料基礎(第二版)》無疑就是這樣一本極具價值的書籍。尹建華老師在書中對半導體矽材料的深入剖析，不僅僅停留在技術層麵，更是將技術與産業發展緊密結閤。他清晰地梳理瞭從矽砂到高純矽，再到矽片、電池片的完整産業鏈條，並對每個環節的關鍵技術瓶頸和未來發展趨勢進行瞭預判。我特彆欣賞書中對不同矽材料類型（如單晶矽、多晶矽、非晶矽）在成本、效率、應用場景等方麵的對比分析，這對於理解當前光伏市場的競爭格局和技術路綫選擇至關重要。此外，書中對矽材料純度要求、晶體生長技術、以及雜質控製等方麵的探討，也直接關聯到光伏産品的性能和壽命，這對於評估投資風險和預測市場走嚮具有重要的參考意義。這本書並非僅僅是一本技術手冊，更是一部關於如何將基礎科學轉化為産業力量的生動案例，它為理解光伏産業的未來發展提供瞭堅實的基礎。

評分☆☆☆☆☆

閱讀《太陽能光伏産業--半導體矽材料基礎(第二版)》的過程，對我而言，更像是一場探索材料科學與能源未來之間深刻聯係的奇妙旅程。尹建華老師的文字，既有科學傢的嚴謹，又不失學者的風範，將原本可能枯燥晦澀的半導體矽材料知識，轉化為引人入勝的篇章。我從書中瞭解到，矽，這個我們熟悉的元素，在經過一係列精密的科學處理後，竟然能夠捕捉陽光中的能量，成為我們清潔能源的希望。書中對矽原子排列、晶體缺陷、摻雜濃度等基礎概念的闡述，讓我對半導體的“半”有瞭更深刻的理解——它是一種可以被精確調控的材料，其導電性能不像金屬那樣“全開”或像絕緣體那樣“全關”，而是在某種程度上具有“開關”的功能，這正是光伏電池工作的核心原理。我尤其對書中關於“少子”和“空穴”的討論印象深刻，它們就像太陽能電池中的“信使”，承載著能量的傳遞，它們的存在和數量的多少，直接決定瞭電池的發電能力。這本書讓我看到瞭一個宏大的圖景：從微觀的矽原子，到宏觀的太陽能電站，這一切都緊密相連，充滿著智慧的結晶。

評分☆☆☆☆☆

這本書簡直是為我這種對太陽能光伏行業充滿好奇，但又缺乏專業背景的初學者量身打造的！我一直對“光伏”這個詞耳熟能詳，但深究下去，總感覺隔著一層紗，尤其是當提到“半導體矽材料”時，更是雲裏霧裏。尹建華老師的《太陽能光伏産業--半導體矽材料基礎(第二版)》就像一把鑰匙，輕輕一撥，就打開瞭我的認知之門。從最基礎的矽是什麼，它為什麼能用來發電，到更深層次的晶體結構、摻雜技術，這本書都用一種非常易懂的方式娓娓道來。我尤其喜歡書中對於一些專業術語的解釋，不像教科書那樣生硬，而是通過生活中的比喻或者形象的圖示，讓我能夠迅速理解。例如，書中在解釋晶體缺陷時，用瞭“小小的瑕疵”來形容，讓我一下子就明白瞭它的影響。而且，這本書的編排也很閤理，從宏觀的産業背景切入，然後逐步深入到材料的微觀世界，再迴到宏觀的應用，這種循序漸進的學習方式，讓我感覺自己確實在一步步掌握知識，而不是被信息淹沒。我發現，原來我們日常生活中隨處可見的太陽能闆背後，竟有如此精妙的科學原理在支撐，這讓我對科技的力量有瞭更深的敬畏。