太阳能电池技术与应用

1.太阳能电池研究入门指南。涵盖太阳能电池的基本概念、原理、制备方法及表征手段。 2.图文并茂，方便理解。清晰展示了各类太阳能电池的工作原理、器件结构、合成路线等内容。 3.太阳能电池种类齐全。论述了硅太阳能电池、染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等常见太阳能电池。 4.理论与应用相结合，通过实例，介绍了太阳能电池实际应用中的研究方法、分析手段及发展展望。

能源与环境是当今人类面临的最大难题和挑战，随着世界能源需求的急剧攀升，传统化石资源的不断耗竭，全球温室效应和环境污染的压力日趋严重，发展各种可再生绿色能源成为当今世界最主要的共性问题和研究热点。太阳能光电转化技术被认为是一种最有希望真正解决未来社会可再生能源和洁净环境问题的先进技术。
太阳能电池发展迄今共包含三代：第一代是硅基太阳能电池，它是目前最完美、最常用的太阳能电池，单晶硅电池的转化效率超过25%，多晶硅电池的转化效率超过 22%；第二代是薄膜太阳能电池，其具有稳定、高效、价格低廉的特点，目前认证效率达到22.9%；第三代太阳能电池是目前研究最多的，包括染料敏化太阳能电池、有机太阳能电池、量子点太阳能电池及钙钛矿太阳能电池等，这些新型太阳能电池因其原材料丰富、成本低、灵活性好，引起了学者们的广泛关注，近年来取得了长足进步。
本书围绕光电化学及新型太阳能电池，以传统硅太阳能电池为出发点，到目前作为研究热点的钙钛矿太阳能电池为终点，主要介绍各类太阳能电池的发展历程、结构、工作原理、分类、改性、研究进展及应用。全书内容既考虑到传统产业电池，又兼顾最新科研院所、大专院校的科研成果。本书各章最后的应用实例模块是从每类电池的研究热点选题，详细介绍了研究方法、分析手段及创新点等内容，部分反映了我国在新型太阳能电池结构设计、合成方法和性能研究方面的研究进展。希望借助本书的出版，能使广大读者初步了解我国在新型太阳能电池领域的研究历史和现状、研究趋势、存在的问题及挑战，推动我国光电化学及新型太阳能电池研究的进步。本书适用于刚接触太阳能电池科学研究工作的本科生、研究生，可作为环境、能源类学科的入门级专业参考书。
本书得到黑龙江省自然科学基金（联合引导项目“能级匹配为导向的新型无机敏化剂复合太阳能电池的应用”）的资助，同时，感谢哈尔滨工业大学杨玉林教授课题组提供的科研条件及研究成果，对本书引用到的所有研究成果的科研工作者、化学工业出版社的责任编辑卓有成效的工作和付出表示衷心的感谢！

作者
2022年4月

本书阐述了太阳能电池的基本概念、原理、制备方法及表征手段。书中详细论述了硅太阳能电池、染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池等的原理、材料和应用，涵盖了光电性能测试、理论建模和机理探讨。在各章的研究热点实例中，介绍了各类太阳能电池实际应用中的研究方法、分析手段及创新点。 
本书可作为太阳能电池设计技术人员的参考书，也可以作为高等院校环境、能源、化工等相关专业学生的教学用书。

第1章太阳能电池概况001
1.1太阳能电池概述002
1.1.1太阳能电池发展历程002
1.1.2太阳能电池的基本原理002
1.1.3太阳能电池的主要性能参数003
1.1.4太阳能电池材料的主要表征方法004
1.2太阳能电池的种类010
1.2.1单晶硅及多晶硅太阳能电池011
1.2.2多元化合物太阳能电池013
1.2.3有机/聚合物太阳能电池015
1.2.4染料敏化太阳能电池018
1.2.5钙钛矿太阳能电池021
1.2.6其他新型太阳能电池023
1.3太阳能电池产业概况023
参考文献024

第2章硅太阳能电池031
2.1硅太阳能电池概述031
2.1.1硅太阳能电池发展简史031
2.1.2硅太阳能电池结构及工作原理032
2.2晶体硅太阳能电池033
2.2.1单晶硅片制造技术033
2.2.2多晶硅原料的制造技术034
2.3薄膜硅太阳能电池036
2.3.1非晶硅薄膜太阳能电池037
2.3.2微晶硅太阳能电池038
2.3.3多晶硅薄膜太阳能电池039
2.4工艺实例——钙钛矿晶硅叠层太阳能电池041
2.5行业展望及发展046
参考文献047

第3章染料敏化太阳能电池050
3.1染料敏化太阳能电池概述050
3.1.1染料敏化太阳能电池发展概况050
3.1.2染料敏化太阳能电池结构及工作原理051
3.2纳米晶光阳极053
3.2.1纳米氧化物的合成054
3.2.2纳米半导体氧化物的表面改性055
3.2.3可见光活性机理059
3.3敏化剂060
3.3.1有机染料光敏化剂061
3.3.2天然敏化剂062
3.3.3无机染料光敏化剂062
3.3.4共敏化剂062
3.4应用实例065
3.4.1实例1——表面改性纳米光阳极在染料敏化太阳能电池中的应用065
3.4.2实验2——染料敏化太阳能电池中光活性机理的研究071
参考文献088

第4章钙钛矿太阳能电池094
4.1钙钛矿太阳能电池概述094
4.1.1钙钛矿太阳能电池发展简史094
4.1.2钙钛矿太阳能电池结构及工作原理095
4.2空穴传输层098
4.2.1空穴传输材料概述098
4.2.2有机小分子空穴传输材料099
4.3光吸收层117
4.3.1光吸收层的制备方法117
4.3.2单一卤素光吸收层119
4.3.3混合卤素光吸收层121
4.3.4非铅基光吸收层122
4.4应用实例123
4.4.1实例1——不同形貌的电子传输层材料在钙钛矿电池中的应用123
4.4.2实例2——掺杂改性空穴传输层在钙钛矿太阳能电池中的应用137
参考文献147