太瓦级太阳能光伏：绊脚石和机会

　　本书体现了作者对于太瓦级太阳能光伏的一些绊脚石和瓶颈的观点。原材料的可获取性，太阳电池制造过程的能量消耗，太阳能电力的存储，到了寿命终点的太阳能组件的回收，都有可能阻止或者严重地延缓太阳能光伏的规模化。在简单地讨论当前太阳电池技术的现状、物理和制造之后，本书尽可能定量地分析了太瓦级太阳能光伏中的这些绊脚石和瓶颈。本书也讨论了一些解决上述绊脚石和瓶颈的令人深思的想法。本书面向的主要是对能源具有普遍的兴趣同时具有少量技术背景的读者。本书读者应具有科学或者工程的本科学位，但并不需要是太阳能光伏的专家。

　　陶萌博士，现在是亚利桑那州立大学电子、计算机和能源工程学院的教授。他在江西冶金学院获得冶金本科学位，在浙江大学获得材料科学与工程硕士学位，在伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校获得材料科学与工程博士学位。他的职业生涯中有9年在浙江大学硅材料国家重点实验室工作，并且在德克萨斯大学阿灵顿分校电子工程系担任教授10年。他现在的研究涵盖了在太瓦级太阳能光伏中的许多课题，包括地球中高丰度的材料作为薄膜电池中的光吸收层和透明电极；采用地球中高丰度的铝替代晶体硅太阳电池中的银电极；太阳能级硅和晶体硅组件回收中高能效的电化学提纯；用于太阳能电力存储的太阳能电力电解。他的研究工作展示了无表面态的Si（100）表面，从而实现了硅上创纪录的低和高的肖特基势垒。他的研究工作也为多种化学气相沉积过程的生长行为开发了一致的可预测的模型。他在位于纽约奥尔巴尼的SEMATECH下的美国光伏制造联盟的建立中起了重要作用。自2006年以来他一直是美国电化学学会21世纪光伏研讨会的组织者。宋伟杰博士，现在是中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员，他在清华大学化学系获得化学本科和物理化学博士学位。在日本物质材料研究机构从事四年半博士后研究后进入中国科学院工作。他现在的研究涵盖了薄膜太阳电池和太阳电池共性技术中的许多课题，包括低成本薄膜电池原材料；高效薄膜电池光管理；透明导电薄膜电极技术；光伏玻璃减反射膜技术；光伏分布式和离网式应用技术。迄今为止他在国际期刊发表研究论文110多篇，授权中国发明专利30多项。

原书前言
关于作者
关于译者
第1章重大的能源挑战1
1.1太阳能3
1.2本书范围5
参考文献6
第2章太阳能光伏现状7
2.1转换效率7
2.2成本10
2.3市场14
参考文献17
第3章太阳电池的物理19
3.1太阳电池的分类19
3.2太阳电池的工作原理21
3.2.1太阳电池中的光吸收21
3.2.2太阳电池中的电荷分离24
3.3太阳电池中的损耗机制27
3.3.1光学损耗28
3.3.2复合损耗31
3.3.3电阻损耗35
3.4太阳电池参数38
参考文献40
第4章晶体硅太阳电池和组件的制造41
4.1多晶硅原料41
4.2单晶硅片43
4.3晶体硅太阳电池和组件45
4.4硅片制造的替代工艺48
4.5太阳能光伏的主要问题初探50
参考文献52
第5章太瓦级太阳能光伏的绊脚石53
5.1太瓦级太阳能光伏的要求53
5.1.1材料要求54
5.1.2器件要求56
5.1.3现有电池技术的缺点56
5.2原材料的可获取性57
5.2.1碲化镉58
5.2.2铜铟镓硒59
5.2.3晶体硅59
5.2.4薄膜硅60
5.2.5材料可获取性总结61
5.3原材料的年产量62
5.4晶体硅太阳电池和组件的能量消耗63
5.5太瓦级太阳能光伏的其他绊脚石66
5.5.1太阳能电力的存储66
5.5.2太阳能组件的回收67
参考文献69
第6章太瓦级太阳能光伏之路70
6.1太瓦级晶体硅太阳能光伏70
6.1.1银前电极的替代71
6.1.2硅片的低能耗生产74
6.1.3硅锭的快速低损耗切割77
6.2太瓦级薄膜太阳能光伏78
6.2.1薄膜硅太阳能光伏79
6.2.2硅之后的薄膜太阳能光伏80
6.3太阳能电力的太瓦级存储84
参考文献88
第7章结语90
参考文献92