太陽能是一種清潔有效可實用化的能源。太陽能電池是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把太陽能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，主要以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，利用光電材料吸收光能后發(fā)生光電轉(zhuǎn)換反應(yīng)而產(chǎn)生能量。

太陽能電池目前取得的成功都與材料科學(xué)的發(fā)展有關(guān)，其質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)來自于各種太陽能電池的基本原理。太陽能電池的材料理念基于：1.大尺寸晶體材料的生長（晶圓技術(shù)）；2.襯底晶片上外延層的生長（外延技術(shù)）；3.吸收層在異質(zhì)襯底上的沉積（薄膜光伏電池）；4.不同材料在納米尺度內(nèi)的融合（納米復(fù)合太陽能電池）。除此之外，還要考慮這些材料界面之間的電荷分離、電接觸以及鈍化處理等問題。

本書分為2個部分10章。第1部分 太陽能電池的基本要素與其對材料的要求，包含第1-6章：1.太陽能電池的基本特性與表征。包括太陽能輻射與太陽能電池的兩個基本功能、太陽能電池的基本特性、理想的太陽能電池、實際應(yīng)用的太陽能電池：串聯(lián)與并聯(lián)電阻、太陽能電池的表征等；2.光電流的產(chǎn)生與光電壓的來源。包括光伏吸收物質(zhì)的能帶、光的反射與傳輸帶來的光電流限制、理想半導(dǎo)體中的自由帶電體等內(nèi)容；3.最短壽命中再化合的影響。包括最短壽命、輻射復(fù)合、俄歇復(fù)合、肖克利-里德-霍爾復(fù)合、表面復(fù)合等內(nèi)容；4.PN結(jié)的電荷分離。包括理想電荷選擇接觸的概念、熱平衡狀態(tài)下的理想半無限PN結(jié)、光生電荷載流子的聚集、PN結(jié)的二極管飽和電流密度等內(nèi)容；5.太陽能電池的歐姆接觸。包括理想狀態(tài)下的歐姆接觸、歐姆金屬-半導(dǎo)體接觸等內(nèi)容；6.太陽能電池的最大轉(zhuǎn)換效率。包括理想單結(jié)太陽能電池的二極管方程式、理想單結(jié)太陽能電池的最大效率、多結(jié)太陽能電池等內(nèi)容。

第2部分 材料特定理念，包含第7-10章：7.基于晶體硅的太陽能電池。包括其原理與電阻損耗、同質(zhì)摻雜硅單晶、發(fā)射器的組成、表面的鈍化與構(gòu)建等內(nèi)容；8.基于Ⅲ-Ⅴ半導(dǎo)體的太陽能電池。包括Ⅲ-Ⅴ半導(dǎo)體族的介紹、Ⅲ-Ⅴ半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)、Ⅲ-Ⅴ半導(dǎo)體的外延生長及其單結(jié)與多結(jié)太陽能電池等內(nèi)容；9.薄膜太陽能電池。包括理念、透明導(dǎo)電氧化物、非晶與微晶硅太陽能電池、黃銅礦與硫銅錫鋅礦太陽能電池、CdTe太陽能電池等內(nèi)容；10.納米復(fù)合太陽能電池。包括概念、量子點納米復(fù)合太陽能電池、有機太陽能電池、染料敏化太陽能電池、光濃度等內(nèi)容。

書后附有各章節(jié)習(xí)題的解答，適合對太陽能電池感興趣的工程、材料科學(xué)或自然科學(xué)等學(xué)科的研究生閱讀。

王小珊，博士生

（中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所）