本書將光伏材料的相關(guān)專業(yè)基礎(chǔ)知識分為光伏材料物理和光伏材料化學(xué)兩部分，其中“光伏材料物理實(shí)用基礎(chǔ)篇”側(cè)重介紹光伏材料的分類、特性、結(jié)構(gòu)理論、能帶理論、發(fā)電理論；而“光伏材料化學(xué)實(shí)用基礎(chǔ)篇”則以太陽能電池的工藝生產(chǎn)過程為主線，將其中涉及的化學(xué)原理、化學(xué)藥品、化學(xué)反應(yīng)及安全操作等內(nèi)容逐一介紹。
光伏產(chǎn)業(yè)是國際上繼IT、微電子產(chǎn)業(yè)后又一爆炸式發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。利用太陽能光伏發(fā)電已經(jīng)成為新能源利用的蓬勃發(fā)展的潮流，截至2015年年底，我國光伏發(fā)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)4318萬千瓦，成為全球光伏發(fā)電裝機(jī)容量的國家。光伏材料的理化性質(zhì)和光電轉(zhuǎn)換效率是影響光伏發(fā)電效率的重要因素之一，因此作為高職高專太陽能光伏專業(yè)類的學(xué)生，學(xué)習(xí)和了解光伏材料的理化特性具有重要意義。
光伏材料的制備及操作需要很多物理化學(xué)專業(yè)的知識，本書針對高職高專院校光伏材料技術(shù)相關(guān)專業(yè)學(xué)生的特點(diǎn)，本著“應(yīng)用為主、夠用為度”的原則編寫，編寫過程中盡量減少復(fù)雜繁瑣的公式和理論推導(dǎo)，減少理論化的抽象講解，盡量采用通俗易懂的語言講述，深入淺出地介紹半導(dǎo)體材料的物理及化學(xué)基礎(chǔ)知識和相關(guān)操作技能。
本書共分為上下兩篇，分別為物理實(shí)用基礎(chǔ)篇和化學(xué)實(shí)用基礎(chǔ)篇，共十五個模塊。上篇主要介紹了光伏材料的基本物理特性及相關(guān)應(yīng)用理論，為學(xué)生后續(xù)學(xué)習(xí)專業(yè)課程打下基礎(chǔ)；下篇主要介紹光伏材料的化學(xué)應(yīng)用原理和相關(guān)化學(xué)品的特性等，為相關(guān)的操作提供理論支撐和操作安全指導(dǎo)，同時提高高職高專學(xué)生的在光伏材料制備操作中的安全防護(hù)意識。
本書由樂山職業(yè)技術(shù)學(xué)院梅艷、葉常瓊?cè)沃骶�，張東、賈曦任副主編，梅艷和葉常瓊負(fù)責(zé)全書主要內(nèi)容的編寫工作，張東、賈曦負(fù)責(zé)實(shí)訓(xùn)部分及思考題的編寫工作，楊莉頻、胡小冬、鄧豐參加了本書的編寫工作。
限于筆者水平和經(jīng)驗(yàn)，書中可能存在疏漏和不足之處，敬請廣大讀者批評指正，以便我們今后對本書不斷修改和完善。
編者
2016年5月
上篇光伏材料物理實(shí)用基礎(chǔ)篇 / 1
模塊一光伏材料基礎(chǔ)2
1.1光伏材料的分類2
1.1.1硅材料2
1.1.2化合物半導(dǎo)體薄膜材料3
1.2半導(dǎo)體材料的物理特性4
1.2.1半導(dǎo)體材料的共性4
1.2.2硅材料的特殊物理性質(zhì)4
1.2.3化合物半導(dǎo)體材料的特殊性質(zhì)5
實(shí)訓(xùn)一采用四探針測試儀測量硅材料的電阻7
思考題8
模塊二晶體結(jié)構(gòu)與缺陷9
2.1晶體的構(gòu)造9
2.1.1晶體與非晶體9
2.1.2晶體的格子構(gòu)造9
2.1.3晶胞與14種空間結(jié)構(gòu)9
2.2晶體的特性11
2.2.1晶體的規(guī)則外形11
2.2.2晶體的固定熔點(diǎn)11
2.2.3晶體的各向異性12
2.2.4晶體的解理性13
2.2.5晶體的穩(wěn)定性13
2.3典型的晶體結(jié)構(gòu)13
2.3.1晶體的分類13
2.3.2半導(dǎo)體材料的典型結(jié)構(gòu)13
2.4晶面、晶向15
2.4.1晶面指數(shù)15
2.4.2晶向指數(shù)15
2.4.3晶面間距15
2.4.4晶面夾角15
2.5晶體缺陷16
2.5.1點(diǎn)缺陷16
2.5.2線缺陷17
2.5.3面缺陷17
2.5.4體缺陷19
實(shí)訓(xùn)二采用X射線衍射法測試硅片的表面取向19
思考題20
模塊三雜質(zhì)與缺陷能級21
3.1能帶的形成21
3.1.1電子的共有化21
3.1.2能級、能帶、能隙21
3.1.3導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體的能帶結(jié)構(gòu)22
3.2半導(dǎo)體中的雜質(zhì)與摻雜22
3.2.1半導(dǎo)體純度的表示22
3.2.2半導(dǎo)體的雜質(zhì)效應(yīng)及影響22
3.2.3半導(dǎo)體的摻雜與型號23
3.2.4電子、空穴的產(chǎn)生24
實(shí)訓(xùn)三傅里葉紅外光譜儀測試硅晶體中雜質(zhì)含量24
思考題25
模塊四熱平衡狀態(tài)下的載流子和非平衡狀態(tài)下的載流子26
4.1熱平衡狀態(tài)下的載流子26
4.1.1費(fèi)米分布函數(shù)26
4.1.2狀態(tài)密度27
4.1.3導(dǎo)帶電子濃度和價(jià)帶空穴濃度27
4.1.4本征半導(dǎo)體的載流子濃度28
4.1.5摻雜半導(dǎo)體的載流子濃度28
4.2非平衡狀態(tài)下的載流子29
4.2.1非平衡載流子的產(chǎn)生與復(fù)合29
4.2.2非平衡載流子的壽命30
實(shí)訓(xùn)四采用少子壽命儀測量硅片的少子壽命30
思考題31
模塊五P-N結(jié)32
5.1P-N結(jié)的形成32
5.1.1載流子的擴(kuò)散運(yùn)動32
5.1.2載流子的飄移運(yùn)動32
5.2P-N結(jié)的制備及雜質(zhì)分布圖33
5.3P-N結(jié)的能帶結(jié)構(gòu)及接觸電勢33
5.4P-N結(jié)的特性34
5.4.1P-N結(jié)的電流電壓特性34
5.4.2P-N結(jié)的電容特性34
5.4.3P-N結(jié)的擊穿效應(yīng)34
5.4.4P-N結(jié)的光伏效應(yīng)35
思考題35
下篇光伏材料化學(xué)實(shí)用基礎(chǔ)篇 / 36
模塊六光伏材料化學(xué)特性37
6.1硅及其重要化合物37
6.1.1硅37
6.1.2二氧化硅41
6.1.3氮化硅42
6.1.4碳化硅42
6.1.5四氯化硅43
6.1.6三氯氫硅43
6.1.7硅酸44
6.1.8硅烷44
6.1.9鍺45
6.2GaAs45
6.3CdTe薄膜材料的工藝化學(xué)原理46
思考題47
模塊七外延工藝化學(xué)原理48
7.1外延工藝中氣相拋光原理48
7.2外延生長的化學(xué)原理49
7.3氫氣的純化50
7.3.1分子篩純化氫氣的原理50
7.3.2分子篩的類型和組成50
7.3.3分子篩的特性51
7.3.4分子篩的再生51
7.4常用的脫水劑(干燥劑)51
7.5脫氧劑——105催化劑52
7.6鈀管的純化原理53
7.7氫氣中其他雜質(zhì)的凈化劑53
模塊八化學(xué)清洗及純水的制備54
8.1化學(xué)清洗54
8.1.1硅片表面沾污的雜質(zhì)54
8.1.2化學(xué)清洗的原理55
8.1.3硅片清洗的一般步驟及注意事項(xiàng)60
8.2純水的制備60
模塊九硅片表面的化學(xué)機(jī)械拋光62
9.1表面拋光的分類62
9.2表面拋光的原理62
9.2.1鉻離子化學(xué)機(jī)械拋光62
9.2.2二氧化硅膠體化學(xué)機(jī)械拋光62
模塊十半導(dǎo)體材料化學(xué)腐蝕原理64
10.1化學(xué)腐蝕的原理64
10.1.1半導(dǎo)體材料的腐蝕64
10.1.2二氧化硅的腐蝕65
10.1.3氮化硅的腐蝕66
10.1.4金屬的腐蝕66
10.2影響化學(xué)腐蝕的因素68
模塊十一擴(kuò)散制結(jié)化學(xué)原理70
11.1擴(kuò)散基本理論70
11.1.1擴(kuò)散雜質(zhì)的選擇70
11.1.2擴(kuò)散原理71
11.2磷擴(kuò)散化學(xué)原理73
11.2.1液態(tài)源73
11.2.2氣態(tài)源75
11.2.3固態(tài)源75
11.3硼擴(kuò)散化學(xué)原理75
11.3.1液態(tài)源76
11.3.2固態(tài)源77
11.3.3氣態(tài)源77
模塊十二刻蝕工藝化學(xué)原理79
12.1光刻79
12.2聚乙烯醇肉桂酸酯光刻膠80
12.3光刻工藝的化學(xué)原理82
12.4其他光致抗蝕劑的介紹84
模塊十三表面鈍化和鍍減反射膜的化學(xué)原理88
13.1二氧化硅鈍化膜88
13.2磷硅玻璃鈍化膜91
13.3氮化硅鈍化膜92
13.4三氧化二鋁鈍化膜94
模塊十四絲網(wǎng)印刷98
14.1絲網(wǎng)印刷的漿料組成98
14.2絲網(wǎng)印刷制備電極的原理99
14.3絲網(wǎng)印刷化學(xué)品的防護(hù)101
模塊十五化學(xué)儲能電池104
15.1鉛酸蓄電池104
15.2鋰離子電池107
15.3鎳氫電池108
參考文獻(xiàn)110
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