內容簡介
太陽能電池技術入門首先對太陽能光電產業的歷史演進及基本理論做簡單的介紹，並分別對多晶矽原料、單晶矽片和多晶矽片等原料的製造技術進行介紹，然後對所有矽基太陽能電池的製造技術做了說明，包括結晶矽太陽能電池、薄膜型結晶矽太陽能電池和非晶矽太陽能電池等。《太陽能電池技術入門(修訂版)》還對目前轉換效率最高的Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽能電池、CdTe化合物太陽能電池、CIS和CIGS太陽能電池、染料敏化太陽能電池的製造技術做了詳細的介紹。
編輯推薦
近年來，隨著環保意識抬頭，全球都在積極研發使用清潔的可再生能源，以減輕傳統發電方式所產生的污染問題，使得太陽能產業受到廣泛重視，成為未來能源的發展趨勢。
《太陽能電池新技術》作者林明獻根據多年的經驗由淺人深地對太陽能電池進行詳細的解說，對於太陽能光電產業的歷史演進及基本理論做簡單的介紹，使讀者有整體的概念，並分別對多晶矽原料、單晶矽片和多晶矽片等原料的製造技術進行介紹。然後對所有矽基太陽能電池的製造技術做了說明，包含結晶矽太陽能電池、薄膜型結晶矽太陽能電池和非晶矽太陽能電池等。本書分別對目前轉換效率最高且套用在太空領域的Ⅲ—Ⅴ族化合物太陽能電池、CdTe化合物太陽能電池、CIS和CIGS太陽能電池、染料敏化太陽能電池的製造技術做了詳細的介紹，這些太陽能電池各具特色。本書最後對太陽能光電系統與套用做了簡單的說明，使讀者可以融會貫通並套用於生活中。本書適合從事太陽能電池產業的工程人員及學術研究者，或是有興趣的人士參考閱讀。
目錄
1.1
我們所知道的太陽 …………………………………………………1
1.2
太陽輻射 ……………………………………………………………2
1.3
利用太陽能源的重要性 ……………………………………………4
1.4
太陽能發電的優缺點 ………………………………………………6
1.5
什麼是太陽能電池 …………………………………………………6
1.6
太陽能電池的發展史 ………………………………………………7
1.7
台灣地區太陽能電池產業的發展 …………………………………15
1.8
太陽能電池的經濟效益 ……………………………………………17
2.1
光電物理基礎知識 …………………………………………………19
2.2
矽的原子結構 ………………………………………………………23
2.3
半導體的能帶理論 …………………………………………………25
2.4
P-N接合 ……………………………………………………………27
2.5
太陽能電池的發電原理 ……………………………………………29
2.6
太陽光的光譜照度 …………………………………………………30
2.7
太陽能電池的電路模型 ……………………………………………31
2.8
判別太陽能電池效率的參數 ………………………………………32
2.8.1
最大的功率點 ……………………………………………………32
2.8.2
能量轉換效率 ……………………………………………………33
2.8.3
填充係數 ………………………………………………………34
2.8.4
量子效率 ………………………………………………………35
2.9
影響太陽能電池效率的因素 ………………………………………35
2.9.1
造成轉換效率損失的原因 ………………………………………35
2.9.2
提高轉換效率的方法 ……………………………………………36
3.1
太陽能電池材料的選定標準 ………………………………………39
3.2
矽原料的特性 ………………………………………………………40
3.3
多晶矽原料的製造流程（Siemens方法） ………………………41
3.3.1
冶金級多晶矽原料的製造技術 …………………………………42
3.3.2
三氯矽烷的製造與純化 …………………………………………45
3.3.3
塊狀多晶矽原料的製造技術（Siemens方法） …………………46
3.4
塊狀多晶矽原料的製造技術（ASiMi方法） ……………………49
3.4.1
SiH4原料的製造技術 ……………………………………………49
3.4.2
多晶矽原料的製造技術 …………………………………………51
3.5
粒狀多晶矽原料的製造技術 ………………………………………51
3.6
太陽能級多晶矽的製造技術 ………………………………………54
3.7
多晶矽原料的市場概況 ……………………………………………56
4.1
概 述 ………………………………………………………………59
4.2
CZ矽單晶棒的製造技術 …………………………………………61
4.2.1
CZ拉晶爐設備 …………………………………………………61
4.2.2
CZ拉晶流程 ……………………………………………………62
4.3
太陽能電池等級CZ單晶矽片的常用規格 ………………………64
4.4
CZ單晶棒的質量與良率控制 ……………………………………65
4.4.1
單晶良率的提升 …………………………………………………65
4.4.2
電阻率的控制 ……………………………………………………66
4.4.3
氧在矽晶棒內的形成機構與控制 …………………………………67
4.4.4
CZ矽晶棒中碳的形成與控制 ……………………………………68
4.4.5
CZ矽晶棒中金屬不純物的來源與控制 ……………………………69
4.5
晶圓的加工成型 ……………………………………………………69
4.5.1
修 邊 …………………………………………………………69
4.5.2
切 片 …………………………………………………………70
4.5.3
蝕刻清洗 ………………………………………………………72
4.6
單晶矽片的市場概況 ………………………………………………73
5.1
概 述 ………………………………………………………………75
5.2
鑄造多晶矽錠的技術 ………………………………………………76
5.2.1
澆鑄法 …………………………………………………………76
5.2.2
布里基曼法 ……………………………………………………77
5.2.3
電磁鑄造法 ……………………………………………………80
5.3
多晶矽片的加工成型 ………………………………………………81
5.4
多晶矽片的質量控制 ………………………………………………82
5.4.1
結晶缺陷 ………………………………………………………82
5.4.2
不純物的控制 ……………………………………………………83
5.5
薄板多晶矽片的製造技術 …………………………………………85
5.5.1
EFG法 …………………………………………………………85
5.5.2
WEB法 …………………………………………………………88
5.5.3
STR法 …………………………………………………………89
5.5.4
RGS法 …………………………………………………………89
5.6
矽薄板的質量特性 …………………………………………………90
6.1
概 述 ………………………………………………………………91
6.2
太陽能電池的基本結構 ……………………………………………92
6.2.1
基 板 …………………………………………………………93
6.2.2
表面粗糙結構化 …………………………………………………94
6.2.3
P-N二極體 ………………………………………………………95
6.2.4
抗反射層 ………………………………………………………96
6.2.5
金屬電極 ………………………………………………………96
6.3
太陽能電池的製造流程 ……………………………………………98
6.3.1
表面粗糙結構化 …………………………………………………99
6.3.2
磷擴散製作工藝 ………………………………………………100
6.3.3
邊緣絕緣處理 …………………………………………………102
6.3.4
抗反射層塗布 …………………………………………………102
6.3.5
正面電極的網印 ………………………………………………104
6.3.6
背面電極的網印 ………………………………………………105
6.3.7
火 烤 …………………………………………………………106
6.4
模組化技術 ………………………………………………………106
6.4.1
太陽能電池的串聯 ……………………………………………107
6.4.2
太陽能電池模組的構造與製造過程 ……………………………107
7.1
概 述 ……………………………………………………………111
7.2
薄膜型結晶矽的沉積技術 ………………………………………112
7.2.1
CVD薄膜型結晶矽的沉積技術 …………………………………113
7.2.2
LPE薄膜型結晶矽的沉積技術 …………………………………117
7.3
薄膜晶粒的改善技術 ……………………………………………118
7.3.1
ZMR再結晶技術 ………………………………………………118
7.3.2
金屬誘髮結晶法 ………………………………………………118
7.3.3
退火處理 ………………………………………………………119
7.3.4
雷射誘導再結晶 ………………………………………………120
7.4
薄膜型結晶矽的種類 ……………………………………………121
7.4.1
單晶矽薄膜生長在單晶矽基板上 ………………………………122
7.4.2
多晶矽薄膜生長在多晶矽基板上 ………………………………124
7.4.3
多晶矽薄膜生長在其他材質的基板上 …………………………125
7.5
薄膜矽太陽能電池設計上的考慮 ………………………………125
7.5.1
光線的留滯 ……………………………………………………127
7.6
混合型堆疊的薄膜太陽能電池 …………………………………129
8.1
概 述 ……………………………………………………………131
8.2
非晶矽的原子結構與特性 ………………………………………133
8.3
非晶矽的沉積技術 ………………………………………………135
8.3.1
PECVD …………………………………………………………135
8.3.2
HWCVD ………………………………………………………138
8.3.3
合金膜的形成 …………………………………………………138
8.4
非晶矽太陽能電池的結構 ………………………………………139
8.4.1
基本的P-I-N結構 ……………………………………………139
8.4.2
多接面太陽能電池結構 …………………………………………141
8.5
非晶矽太陽能電池模組 …………………………………………143
8.6
非晶矽薄膜的光劣化現象 ………………………………………143
9.1
概 述 ……………………………………………………………145
9.2
III-V族化合物的特性 ……………………………………………146
9.3
III-V族化合物的薄膜生長技術 …………………………………149
9.3.1
液相磊晶法 ……………………………………………………150
9.3.2
化學氣相沉積法 ………………………………………………150
9.3.3
有機金屬化學氣相沉積法 ………………………………………151
9.3.4
分子束磊晶法 …………………………………………………151
9.4
單一接面太陽能電池的設計 ……………………………………153
9.5
多接面太陽能電池的設計 ………………………………………154
9.6
GaInP/GaAs/Ge太陽能電池 ……………………………………156
9.6.1
Ge電池 ………………………………………………………157
9.6.2
GaAs電池 ……………………………………………………157
9.6.3
GaInP電池 ……………………………………………………158
9.6.4
隧道結 …………………………………………………………159
9.7
InP基太陽能電池 …………………………………………………160
9.8
量子阱太陽能電池 ………………………………………………160
9.9
III-V族太陽能電池的套用 ………………………………………161
