內容簡介

重點介紹了新型薄膜太陽能電池材料、結構、工藝及性能研究進展等。

本書共分為三篇，其中第一篇為有機- 無機雜化鈣鈦礦太陽能電池，介紹了鈣鈦礦光伏材料結構與性能，闡述了鈣鈦礦薄膜的製備和優化技術，剖析了鈣鈦礦太陽能電池的材料組成和結構，討論了鈣鈦礦電池穩定性等關鍵技術問題，並對鈣鈦礦電池在柔性和疊層器件等方面的應用進行了詳盡分析。第二篇為新型半導體化合物薄膜太陽能電池，包括銅鋅錫硫等四元半導體薄膜電池、銅銦硒等三元半導體薄膜電池及Sb2Se3、Sb2S3 等二元半導體薄膜電池三大類，對其結構、缺陷、物理性質、光電性能等進行分析，介紹了電池光吸收層的製備技術和緩衝層的改進手段。第三篇是有機薄膜太陽能電池，概述了有機電池的工作原理、製備方法和電池材料等。

本書可供光伏太陽能電池行業的企業和科研單位工藝研究與技術開發人員使用，也可供各高等院校相關專業師生學習參考。

作者介紹

丁建寧，常州大學，副校長，教授，主持863計劃、國家自然基金重點項目等課題30余項，在Science、Advanced Materials等刊物上發表論文479篇，其中SCI收錄203篇，出版著作5部，授權國家發明專利55件。

第1篇有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池　　　　　001

第1章　有機-無機雜化鈣鈦礦光伏材料結構與性能 / 002

1.1　三維有機-無機雜化鈣鈦礦光伏材料 / 003

1.1.1　A位改變 / 004

1.1.2　B位改變 / 008

1.1.3　X位改變 / 009

1.2　二維有機-無機雜化鈣鈦礦光伏材料 / 011

1.3　有機-無機雜化鈣鈦礦材料中載流子動力學 / 013

參考文獻 / 016

第2章　鈣鈦礦吸收層製備及優化 / 020

2.1　有機-無機雜化鈣鈦礦吸收層的製備方法 / 020

2.1.1　一步旋塗法 / 020

2.1.2　分步液浸法 / 024

2.1.3　兩步旋塗法 / 025

2.1.4　氣相沉積法 / 025

2.2　鈣鈦礦薄膜的改性 / 027

2.2.1　有機或無機分子添加劑 / 028

2.2.2　鹵素陰離子X對I元素的部分取代 / 032

2.2.3　陽離子對MA的取代 / 034

2.3　無鉛鈣鈦礦光伏材料製備方法及性能研究 / 039

2.3.1　新型無鉛類鈣鈦礦光伏材料的出現 / 039

2.3.2　非鉛類鈣鈦礦的研究現狀 / 039

2.3.3　鈣鈦礦衍生物 / 045

2.3.4　新型鈣鈦礦太陽能電池的發展前景 / 051

參考文獻 / 052

第3章　有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池結構 / 059

3.1　有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池組成材料 / 059

3.1.1　電子傳輸層 / 059

3.1.2　空穴傳輸層 / 067

3.2　常見的鈣鈦礦電池結構 / 081

3.2.1　介孔結構 / 081

3.2.2　平面結構 / 082

3.2.3　無電子傳輸層結構鈣鈦礦太陽能電池 / 084

3.2.4　無空穴傳輸層結構鈣鈦礦太陽能電池 / 085

3.2.5　無空穴傳輸層碳電極結構 / 085

3.3　有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池極限效率 / 087

參考文獻 / 087

第4章　有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池的穩定性 / 093

4.1　水氧條件下的穩定性 / 094

4.2　高溫條件下的穩定性 / 100

4.3　光照條件下的穩定性 / 102

4.4　小結 / 106

參考文獻 / 107

第5章　有機-無機雜化鈣鈦礦太陽能電池低溫工藝及柔性器件 / 112

5.1　鈣鈦礦太陽能電池低溫工藝 / 113

5.2　柔性電極 / 114

5.3　平板柔性鈣鈦礦太陽能電池 / 116

5.3.1　n-i-p型柔性鈣鈦礦太陽能電池 / 116

5.3.2　p-i-n型柔性鈣鈦礦太陽能電池 / 120

5.4　纖維型鈣鈦礦太陽能電池 / 123

5.5　小結 / 127

參考文獻 / 127

第6章　有機-無機雜化鈣鈦礦疊層太陽能電池 / 132

6.1　鈣鈦礦疊層太陽能電池結構 / 133

6.1.1　機械堆疊4-T疊層電池 / 133

6.1.2　光學耦合4-T疊層電池 / 135

6.1.3　單片集成2-T疊層電池 / 138

6.2　透明電極或複合層 / 144

6.2.1　透明電極材料 / 144

6.2.2　2-T疊層電池的中間複合層 / 148

6.3　鈣鈦礦疊層太陽能電池的能量損失分析 / 149

6.3.1　光損失 / 149

6.3.2　電損失 / 151

6.3.3　電流失配導致的能量損失 / 151

6.4　鈣鈦礦疊層電池效率極限 / 151

6.5　小結 / 153

參考文獻 / 154

第2篇新型半導體化合物薄膜太陽能電池　　　　　159

第7章　銅鋅錫硫（CZTS）薄膜太陽能電池 / 160

7.1　CZTS的晶體結構及缺陷分析 / 161

7.2　CZTS電池結構 / 164

7.3　CZTS吸收層的製備方法 / 166

7.3.1　磁控濺射法 / 166

7.3.2　蒸發法 / 166

7.3.3　溶液法 / 167

7.3.4　納米晶法 / 169

7.4　CZTS改性及其電池應用 / 170

7.4.1　Ag基新型四元半導體電池 / 171

7.4.2　CZTiS新型四元半導體電池 / 172

7.4.3　CCTS新型四元半導體電池 / 173

7.5　CdS緩衝層的製備方法 / 175

7.6　緩衝層改進 / 175

7.6.1　Zn1-xCdxS緩衝層 / 176

7.6.2　ZnS緩衝層 / 177

7.6.3　Mg1-xZnxO緩衝層 / 177

7.6.4　ZTO緩衝層 / 178

7.6.5　CeO2緩衝層 / 178

7.6.6　AZTS緩衝層 / 179

參考文獻 / 180

第8 章　銅銦硒（CIS）薄膜太陽能電池 / 185

8.1　CIS 晶體結構及物理性能 / 185

8.2　CIS 電池結構 / 189

8.3　CIS 電池的製備 / 191

8.3.1　CIS 吸收層的製備 / 191

8.3.2　CdS 緩衝層 / 199

8.3.3　窗口層 / 199

8.4　其他三元半導體化合物電池 / 200

8.4.1　Cu2SnS3 / 200

8.4.2　CuSbX2 / 203

參考文獻 / 209

第9 章　新型二元半導體化合物薄膜太陽能電池 / 215

9.1　Sb2Se3 薄膜太陽能電池 / 215

9.1.1　Sb2Se3 晶體結構與物理光電性能 / 215

9.1.2　Sb2Se3 電池結構及性能分析 / 218

9.1.3　Sb2Se3 薄膜的製備方法 / 219

9.1.4　Sb2Se3 吸收層的優化及現狀 / 226

9.1.5　無Cd 緩衝層的研究 / 228

9.2　Sb2S3 薄膜太陽能電池 / 231

9.2.1　Sb2S3 的結構及物理性質 / 231

9.2.2　Sb2S3 的製備方法 / 232

9.2.3　Sb2S3 薄膜太陽能電池性能 / 233

參考文獻 / 235

第3 篇有機薄膜太陽能電池　　　　　239

第10 章　有機薄膜太陽能電池概論 / 240

10.1　有機太陽能電池結構及其工作原理 / 240

10.1.1　肖特基結構 / 240

10.1.2　雙層D/A 異質結結構 / 241

10.1.3　D/A 本體異質結結構 / 242

10.1.4　疊層結構 / 242

10.2　有機薄膜太陽能電池製備方法 / 243

10.2.1　真空沉積法 / 243

10.2.2　溶液法 / 243

10.3　有機薄膜太陽能電池材料 / 245

10.3.1　有機小分子材料 / 245

10.3.2　聚合物材料 / 267

10.4　小結 / 273

參考文獻 / 274

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