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1绪论1

1.1 太阳能发展历程3

1.1.1 早期的太阳能利用3

1.1.2 工业化太阳能的利用3

1.1.3 中国近代太阳能的利用兴起3

1.1.4 世界范围内开发利用太阳能热潮4

1.1.5 开发利用太阳能成为主流趋势4

1.1.6 太阳能电池发展进程5

1.2 太阳能发电的优势与不足6

1.2.1 太阳能发电的优点6

1.2.2 太阳能发电的缺点7

1.3 太阳能发电现状与发展前景7

1.3.1 太阳能电池的生产与应用7

1.3.2 光伏产业飞速发展7

1.4 中国太阳能发电现状与发展前景9

1.4.1 中国太阳能资源非常丰富9

1.4.2 中国太阳能光伏产业发展9

1.4.3 中国太阳能光伏产业发展强劲10

1.4.4 我国太阳能电池发展的主要问题及解决办法11

1.5 太阳能电池的新技术与新动态13

1.5.1 大力发展多晶硅13

1.5.2 减少硅片厚度14

1.5.3 发展薄膜电池14

1.5.4 太阳能采集新装置——氦气球14

1.5.5 新材料与新工艺不断出现15

参考文献17

2晶硅太阳能电池原理及分类19

2.1 金属与半导体导电机理19

2.1.1 自由电子19

2.1.2 金属导电率19

2.2 晶硅电池的原理20

2.2.1 半导体导电机理20

2.2.2 半导体二极管的物理特性22

2.2.3 半导体的能带结构23

2.3 P型和N型半导体24

2.3.1 P型半导体24

2.3.2 N型半导体24

2.4 PN结25

2.4.1 扩散运动与漂移运动25

2.4.2 PN结的导通和截止26

2.4.3 光电导27

2.4.4 PN结的光生伏特效应28

2.5 常规晶硅电池结构及工艺研究30

2.5.1 表面织构化31

2.5.2 扩散制PN＋结32

2.5.3 去除边缘PN＋结和去除磷硅玻璃33

2.5.4 镀膜33

2.5.5 丝网印刷电极33

2.5.6 银电极34

2.5.7 铝背场34

2.5.8 烧结34

2.6 太阳能电池相关参数35

2.6.1 标准测试条件35

2.6.2 太阳能电池的等效电路36

2.6.3 太阳能电池的主要技术参数37

2.7 影响电池效率的一些因素42

2.7.1 光吸收率42

2.7.2 带隙类型43

2.7.3 载流子寿命43

2.7.4 光照强度43

2.8 提高太阳能电池效率的方法44

2.8.1 最大功率跟踪44

2.8.2 聚光46

参考文献51

3太阳能电池的分类54

3.1 按基体不同分类的太阳能电池54

3.1.1 单晶硅太阳能电池54

3.1.2 多晶硅太阳能电池56

3.1.3 非晶硅薄膜太阳能电池57

3.2 按材料不同分类的太阳能电池58

3.2.1 多晶硅薄膜太阳能电池58

3.2.2 微晶硅太阳能电池59

3.2.3 HIT太阳能电池60

3.2.4 有机聚合物太阳能电池60

3.2.5 染料敏化太阳能电池64

3.2.6 量子点敏化太阳能电池67

3.2.7 无机半导体纳米晶薄膜太阳能电池69

3.2.8 钙钛矿太阳能电池75

3.3 按电池结构分类的太阳能电池79

3.3.1 同质结太阳能电池79

3.3.2 异质结太阳能电池79

3.3.3 肖特基结太阳能电池79

3.3.4 复合结太阳能电池79

3.4 新型太阳能电池80

3.4.1 纳米晶太阳能电池80

3.4.2 叠层太阳能电池80

3.4.3 柔性太阳能电池81

参考文献81

4固体激光器84

4.1 固体激光器的基本组成及工作原理84

4.1.1 工作物质85

4.1.2 泵浦系统85

4.1.3 聚光系统86

4.1.4 光学谐振腔87

4.1.5 冷却与滤光系统87

4.2 固体激光器的应用88

4.2.1 军事国防88

4.2.2 医疗美容89

4.3 固体激光器的分类89

4.3.1 可调谐近红外固体激光器90

4.3.2 可调谐紫外Ce3＋激光器92

4.3.3 可调谐中红外Cr2＋激光器92

4.3.4 镱激光器92

4.3.5 掺钛蓝宝石激光器92

4.4 高功率灯泵浦固体激光器的研究94

4.4.1 光学谐振腔的研究96

4.4.2 激光介质热效应的研究107

4.5 Nd：YAG激光器117

4.5.1 Nd：YAG晶体结构、物理性能和激光特性[16]119

4.5.2 Nd：YAG激光棒123

4.5.3 Nd：YAG激光器的理论分析126

参考文献128

5利用固体激光器制备太阳能电池的理论分析及应用130

5.1 激光器制备电池的理论分析131

5.1.1 激光产生的理论基础131

5.1.2 固体激光器加工系统134

5.1.3 激光与材料的相互特性134

5.2 基于固体激光器加工晶硅太阳能电池136

5.2.1 激光加工技术在硅太阳能电池中的应用136

5.2.2 激光加工技术在薄膜太阳能电池中的应用139

5.2.3 连续激光电源输出电流对划片的影响分析142

5.2.4 声光Q电源输出频率对划片的影响分析143

5.2.5 声光Q电源输出脉宽对划片的影响分析145

5.2.6 激光扫描速度/工作台移动速度对划片的影响分析146

5.2.7 激光器光学系统出光光斑直径对划片的影响分析148

5.3 激光掺杂选择性发射极太阳能电池151

5.3.1 选择性发射极153

5.3.2 激光掺杂工艺对硅片方阻的影响156

5.3.3 激光掺杂工艺对电池外量子效率的影响157

5.3.4 激光掺杂工艺对电池光电转换效率的影响158

5.3.5 激光掺杂工艺致使电池失效的分析159

5.4 利用激光制备硅太阳能电池表面织化结构160

5.4.1 表面织构161

5.4.2 表面织构的减反射原理162

5.4.3 激光表面织构技术163

5.4.4 单晶体硅电池绒面织构技术164

5.4.5 多晶硅电池绒面织构技术165

5.4.6 激光表面织构技术的发展167

5.5 固体激光器在非晶硅太阳能电池中的应用168

5.5.1 非晶硅薄膜太阳能电池结构和制备工艺169

5.5.2 非晶硅薄膜太阳能电池激光刻线系统171

5.5.3 脉冲激光对非晶硅薄膜晶化现象的影响177

5.5.4 非晶硅薄膜太阳能电池激光除边工艺研究180

5.5.5 激光专用机在非晶硅太阳能电池制备中的应用182

参考文献185

6固体激光器对电池效率的影响187

6.1 优化激光工作波长187

6.2 优化固体激光器工作参数189

6.2.1 通过数值计算分析高斯光束焦点189

6.2.2 通过实验探索高斯光束焦点191

6.3 探索固体激光器功率对硅片的影响194

6.4 探索固体激光器速度对硅片的影响206

6.5 探索固体激光器脉冲重复频率对硅片的影响211

6.6 总结213

参考文献214