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第1章太陽輻射與光伏電池簡況1
1.1太陽輻射的物理來源1
1.2太陽常數(shù)與大氣質(zhì)量2
1.3大氣層對太陽輻射的影響3
1.4大氣透明度*（選修）6
1.5到達水平地面的太陽輻照度計算*（選修）7
1.6天球坐標系*（選修）7
1.6.1地平坐標系8
1.6.2時角坐標系8
1.6.3中天9
1.7太陽的視運動9
1.8日照數(shù)據(jù)9
1.9中國太陽能分布10
1.10光伏電池發(fā)展概況12
1.10.1晶硅光伏電池13
1.10.2薄膜光伏電池14
1.10.3新型光伏電池14
習題15
參考文獻16

第2章半導體硅的電子態(tài)17
2.1單晶硅的晶體結(jié)構(gòu)與晶體結(jié)合17
2.2晶體的電子狀態(tài)與能帶結(jié)構(gòu)19
2.2.1原子的能級和晶體的能帶19
2.2.2半導體中電子的狀態(tài)和能帶21
2.2.3導體、半導體和絕緣體的能帶24
2.3電子有效質(zhì)量26
2.3.1半導體中E（k）與k的關系26
2.3.2半導體中電子的平均速度27
2.3.3半導體中電子的加速度27
2.3.4有效質(zhì)量的意義28
2.4本征半導體及空穴的概念29
2.5回旋共振實驗*（選修）31
2.5.1k空間等能面32
2.5.2回旋共振33
2.6單晶硅的能帶結(jié)構(gòu)*（選修）35
2.6.1導帶結(jié)構(gòu)35
2.6.2硅的價帶結(jié)構(gòu)37
習題39
參考文獻39

第3章雜質(zhì)與缺陷40
3.1單晶硅的雜質(zhì)能級40
3.2單晶硅的摻雜劑41
3.2.1施主雜質(zhì)和施主能級41
3.2.2受主雜質(zhì)和受主能級42
3.2.3淺能級雜質(zhì)電離能的簡單計算43
3.2.4深能級雜質(zhì)44
3.3雜質(zhì)的補償45
3.4單晶硅中的缺陷46
3.4.1空位和間隙原子47
3.4.2位錯47
3.4.3晶粒間界48
3.5太陽能級單晶硅材料49
習題50
參考文獻50

第4章載流子濃度與導電性51
4.1狀態(tài)密度51
4.1.1k空間中量子態(tài)的分布52
4.1.2狀態(tài)密度52
4.2費米能級與載流子的統(tǒng)計分布54
4.2.1費米分布函數(shù)54
4.2.2玻爾茲曼分布函數(shù)55
4.2.3導帶中的電子濃度和價帶中的空穴濃度56
4.2.4載流子濃度乘積n0p059
4.3本征載流子濃度60
4.4摻雜半導體的載流子濃度61
4.4.1雜質(zhì)能級上的電子和空穴61
4.4.2n型半導體的載流子濃度63
4.4.3p型半導體的載流子濃度67
4.4.4少數(shù)載流子濃度70
4.4.5一般情況下的載流子統(tǒng)計分布70
4.5載流子的散射72
4.5.1載流子散射的概念72
4.5.2半導體的主要散射機構(gòu)72
4.6載流子的漂移78
4.6.1漂移運動和遷移率78
4.6.2平均自由時間和散射概率的關系81
4.6.3遷移率與平均自由時間的關系81
4.6.4遷移率與雜質(zhì)和溫度的關系82
4.7雜質(zhì)能級的電子占據(jù)概率*（選修）85
4.7.1電子占據(jù)雜質(zhì)能級概率的討論85
4.7.2求解統(tǒng)計分布函數(shù)86
習題88
參考文獻88

第5章載流子的產(chǎn)生和復合89
5.1非平衡載流子的注入方式和復合概念89
5.2非平衡載流子的壽命90
5.3準費米能級91
5.4載流子的產(chǎn)生機制92
5.4.1吸收系數(shù)92
5.4.2直接帶隙半導體的吸收94
5.4.3間接帶隙半導體的吸收95
5.4.4其他吸收過程96
5.5載流子的復合機制97
5.5.1直接復合97
5.5.2間接復合99
5.5.3表面復合103
5.5.4俄歇復合104
5.5.5陷阱效應106
5.6載流子的擴散運動、愛因斯坦關系式108
5.6.1載流子的擴散運動108
5.6.2愛因斯坦關系式111
5.7半導體器件物理學基本方程113
5.7.1泊松方程113
5.7.2電流密度方程114
5.7.3連續(xù)性方程114
5.7.4基本方程組115
習題115
參考文獻116

第6章pn結(jié)117
6.1pn結(jié)的制備與雜質(zhì)分布117
6.1.1合金法117
6.1.2擴散法118
6.2pn結(jié)靜電學118
6.2.1空間電荷區(qū)與能帶圖118
6.2.2pn結(jié)接觸電勢差120
6.2.3pn結(jié)載流子濃度分布121
6.2.4勢壘區(qū)特性123
6.3pn結(jié)的I-V特性128
6.3.1非平衡狀態(tài)下的pn結(jié)128
6.3.2理想pn結(jié)模型及電流電壓方程130
6.3.3影響理想I-V曲線的各種因子133
6.4pn結(jié)電容138
6.4.1pn結(jié)電容的來源138
6.4.2突變結(jié)的勢壘電容139
6.4.3線性緩變結(jié)的勢壘電容140
6.4.4擴散電容141
6.5pn結(jié)擊穿142
6.5.1雪崩擊穿142
6.5.2隧道擊穿（齊納擊穿）142
6.5.3熱電擊穿144
習題144
參考文獻145

第7章光伏電池特性與效率146
7.1光伏電池的光照特性146
7.2光伏電池的輸出參數(shù)147
7.3光電轉(zhuǎn)換效率的影響因子148
7.3.1影響Isc的因子148
7.3.2Voc與η的關系149
7.3.3溫度的影響150
7.4有限尺寸光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率151
7.4.1有限尺寸對飽和電流Is的影響151
7.4.2短路電流的損失152
7.4.3開路電壓的損失152
7.4.4填充因子的損失153
7.5光伏電池特性的測量155
習題156
參考文獻157

第8章硅光伏電池的設計158
8.1光生載流子的收集概率158
8.2p型襯底摻雜濃度的確定161
8.3n型擴散吸收層的考量162
8.3.1pn結(jié)結(jié)深的影響162
8.3.2擴散n＋層橫向電阻的影響163
8.3.3磷硅玻璃層問題165
8.3.4重摻雜效應166
8.3.5對飽和電流密度的影響166
8.4背面場的影響166
8.5光照正面柵電極的設計166
8.6減反射膜與絨面的作用171
8.6.1減反射膜171
8.6.2絨面172
8.7光譜響應174
8.8小結(jié)175
習題175
參考文獻176

附錄177
附錄1常用物理常數(shù)表177
附錄21eV能量對應的變換表等價量177
附錄3幾種半導體材料的特征參數(shù)177
附錄4工程計算中的輻射量問題178