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光伏技術與工程手冊（原書第2版）

為了解決染料 敏 化 太陽能 電池 壽命的問題，作者[西]安東尼奧•盧克 這樣論述：

本書是一本全面論述太陽能光伏發電所有涉及領域的技術論著。書中由淺人深地論述了太陽能光伏發電各個方面的基本原理與實際工程技術內容。另外，書中還全面地論述了各種技術的全新進展,並給出了大量的參考文獻，如果讀者想繼續深人地探討相關技術，可以很方便地從書中及參考文獻中找到所需要的知識。 本書基本上可以分成幾個大的方面:光伏基本理論，包括光伏技術的熱力學理論極限和pn結理論，還包括全新的有關第三代太陽電池的理論基礎;矽材料的製備和矽片加工;各種太陽電池技術,包括晶體矽太陽電池、矽薄膜太陽電池、II-V族太陽電池、CdTe薄膜太陽電池、CIGS薄膜太陽電池、染料敏化太陽電池等;各種光伏系統及應用技術;光

伏測試技術;光伏系統的平衡部件的原理和技術，包括蓄電池、逆變器與控制器;從天文學和地理學的角度論述太陽輻射能量的理論;光伏技術及產業的歷史及現狀等。 與原書第1版相比，在所有章節的內容上都有大量的更新，諸如新的先進技術、新的電池效率、製造業現狀、安裝的資料等，而且還增加了薄膜光伏中透明導電氧化物、第三代有機聚合物器件等全新內容,在論述光伏建築的內容時也增加了很多新的案例。總的來看，本書仍舊是目前國際上十分全面的論述光伏產業相關技術的著作，涵蓋了光伏技術、應用及產業的各個方面的內容，並且有大量的論文索引，相信可以為國內光伏工程領域的產業技術人員和研發人員、高校太陽電池研究團隊，以及證券投資公司

、環保部門的政策研究人員提供全面的參考。   Antonio Luque教授, 1941 年生於西班牙的馬拉加，已婚，有兩個孩子，四個孫輩。從1970年開始在馬德里Politenica大學任全職教授。現在任職於太陽能研究所，該研究所是他於1979年創立的。在那裡他培養了30名博士(矽材料和光伏基礎研究領域)，他所領導的研究小組位列該大學199個研究機構的。 1976年Luque教授發明瞭雙面電池，1981 年創建了ISOFOTON 公司，這是- -家太陽電池公司，截至2007年其銷售收人達到3億美元。1997 年他提出中間帶太陽電池( intermedi-ate band

solar el)。截至2010年10月，該工作被WoK註冊的雜誌引用321次。如今在全世界有60個研究中心基於他的工作開展此項研究。Luque教授目前的主要工作是進-步理解和開發中間帶太陽電池，此外他還開展了兩項工作:其一是組建矽的超提純研究公司CENTESIL (盧克作為創始人和CE0,兩所大學和三個投資人投資),該公司的目的是進一步降低矽太陽電池的成本;其二是作為新成立的涉及聚光光伏(CPV)的 ISOF0C研究所的國際委員會主席開展指導工作,按照他的計畫，該研究所旨在促進世界範圍內CPV技術的實用化。該研究所已經與7家公司簽署合同(3家西班牙公司、2家美國公司、1家德國公司、1家中國

臺灣公司)，在ISOFOC研究所總計安裝了2MW新型多結電池組件,效率達到41%。 他榮膺7項獎勵和榮譽,包括:西班牙皇家工程院院士,聖彼德堡約飛研究所名譽成員，兩所大學的榮譽博士( 馬德里卡洛斯三世大學和哈恩大學)。他還獲得西班牙3個有關技術和環境研究領域的國家獎(2 個由西班牙國王頒發，1個由王儲頒發),並且獲得了一個由歐盟委員會頒發的獎項和--個由IEEE-PV會議頒發的獎項，這兩個獎項均屬於光伏領域。 Steven Hegedus博士，開展太陽電池研究達30年。畢業於美國凱斯西儲大學(1977年)電子工程和應用物理系，乙太陽能熱水專案獲得學士學位。 1977-1982年在IBM公司

從事積體電路設計和模擬工作，在此期間他以多晶GaAs太陽電池的工作在康奈爾大學獲得碩士學位。1982 年成為特拉華大學(UD)能源轉換研究所( IEC)的研究員，該研究所是世界上*老的光伏研究實驗室之一。他從事過幾乎所有商用太陽電池的研究。研究領域包括:光學增強及與TCO的接觸，PECVD快速沉積納米晶矽，薄膜器件分析和特徵標定，a Si/c- Si異質結工藝,在加速光老化下的穩定性。 在IEC工作期間，他獲得了UD的電子工程博士學位元。他與美國能源部和大大小小的多家公司有聯繫，協助他們開發 薄膜矽和晶體矽光伏器件。Hegedus 博土發表了約50篇論文,涉及太陽電池的分析、工藝、可靠性和測

試。他在UD開設了一門研究生課程講授太陽能發電系統。他敏銳地認識到政策對於太陽能商業化的影響，在2006年被UD的能源和環境政策中心聘為政策研究員。他是他所在的鎮上提前安裝光伏屋頂的居民。   主編介紹   譯者的話   原書序言   第 １ 章 太陽能光伏發電的成就和挑戰 １   １ １ 總述 １   １ ２ 什麼是光伏 ３   １ ２ １ 光伏組件和發電功率 ６   １ ２ ２ 收集太陽光: 傾斜、 方位、 跟蹤和遮擋 ７   １ ２ ３ 光伏元件和系統的成本預測 ８   １ ３ 光伏的今天 ９   １ ３ １ 光伏的歷史 ９   １ ３ ２ 今天的光伏圖 ９   １

３ ３ 國家政策的關鍵作用 １１   １ ３ ４ 平價上網: 光伏的終極目標 １２   １ ４ 巨大的挑戰 １５   １ ４ １ 需要多少土地 １８   １ ４ ２ 原材料的可用性 １９   １ ４ ３ 光伏發電是否是清潔綠色技術 ２０   １ ４ ４ 能量回收 ２１   １ ４ ５ 可靠性 ２１   １ ４ ６ 調度能力: 提供能源需求 ２２   １ ５ 技術趨勢 ２３   １ ５ １ 晶體矽的進展和挑戰 ２４   １ ５ ２ 薄膜技術的進步和挑戰 ２６   １ ５ ３ 聚光光伏的進展和挑戰 ２９   １ ５ ４ 第三代太陽電池的概念 ３０   １ ６ 結論 ３１   參考文獻 ３１  

第 ２ 章 過去、 現在和未來光伏產業成長過程中政策的作用 ３４   ２ １ 引言 ３４   ２ １ １ 能源工業的氣候變化 ３４   ２ １ ２ 光伏市場 ３６   ２ ２ 選定國家的政策回顧 ３８   ２ ２ １ 美國政策綜述 ３８   ２ ２ ２ 歐洲 ４５   目 錄 Ⅶ   ２ ２ ３ 亞洲 ４７   ２ ３ 政策對光伏市場發展的影響 ５０   ２ ４ 未來光伏市場增長情況 ５１   ２ ４ １ 擴散曲線 ５１   ２ ４ ２ 經驗曲線 ５２   ２ ４ ３ 不同的政策方案之下; 光伏發電在美國的擴散 ５５   ２ ５ 走向可持續發展的未來 ６５   參考文獻 ６５   第 ３ 章

太陽電池物理 ７２   ３ １ 引言 ７２   ３ ２ 半導體的基本性質 ７４   ３ ２ １ 晶體結構 ７４   ３ ２ ２ 能帶結構 ７４   ３ ２ ３ 導帶和價帶態密度 ７６   ３ ２ ４ 平衡載流子濃度 ７６   ３ ２ ５ 光吸收 ７８   ３ ２ ６ 複合 ８１   ３ ２ ７ 載流子輸運 ８４   ３ ２ ８ 半導體方程 ８７   ３ ２ ９ 少子擴散方程 ８７   ３ ２ １０ ｐｎ 結二極體的靜電特性 ８８   ３ ２ １１ 總結 ９０   ３ ３ 太陽電池基本原理 ９１   ３ ３ １ 太陽電池邊界條件 ９１   ３ ３ ２ 產生率 ９２   ３ ３ ３ 少子擴散方程

的解 ９２   ３ ３ ４ 終端特性 ９３   ３ ３ ５ 太陽電池 Ｉ￣ Ｖ 特性 ９５   ３ ３ ６ 太陽電池的效率 ９７   ３ ３ ７ 壽命和表面複合的影響 ９９   ３ ４ 附加主題 １０１   ３ ４ １ 光譜回應 １０１   ３ ４ ２ 寄生電阻效應 １０２   ３ ４ ３ 溫度效應 １０４   ３ ４ ４ 聚光太陽電池 １０６   ３ ４ ５ 高注入 １０６   ３ ４ ６ ｐ￣ ｉ￣ ｎ 太陽電池和電壓依賴收集 １０７   ３ ４ ７ 異質結太陽電池 １０８   ３ ４ ８ 詳細的數值模擬 １０９   Ⅷ 光伏技術與工程手冊 (原書第 ２ 版)   ３ ５ 總結 １０９  

參考文獻 １１０   第 ４ 章 光電轉換的理論極限和新一代太陽電池 １１１   ４ １ 引言 １１１   ４ ２ 熱力學背景 １１２   ４ ２ １ 基本關係 １１２   ４ ２ ２ 熱力學的兩個定律 １１３   ４ ２ ３ 局域熵增量 １１３   ４ ２ ４ 積分概念 １１４   ４ ２ ５ 輻射的熱力學方程 １１４   ４ ２ ６ 電子的熱力學方程 ......  

有機光電材料與器件實驗

為了解決染料 敏 化 太陽能 電池 壽命的問題，作者葉常青等 這樣論述：

本專業實驗教材與《有機光電材料與器件》理論課教材相配套，書圍繞有機光電材料與器件理論教學內容設置了33個實驗。包括物質吸收性能和螢光性能測定、螢光化學感測器測定、光致變色性能測試、電致變色器件製作與性能測定、電致發光器件製作與性能測定、有機場效應電晶體製作與性能測定、有機太陽能電池製作與性能測定、有機光導鼓製作與性能測定、強光場與弱光場中上轉換性能測定、有機光記憶體件製作與性能測定。教材重點在於掌握光電材料性質測試、強化對有機光電材料構效關係的理解；特別是通過有機光電器件製作，有助於培養大學生創新創業意識和動手能力。 本書可作為高等院校功能材料專業及相關專業的實驗教材，也可供相關專業研究生和

科研人員自學參考書。 實驗一四苯基卟啉鈀的製備與紫外-可見吸收光譜測定1 實驗二可溶性矽酞菁薄膜的製備與吸收光譜測定8 實驗三8-羥基喹啉鋁的製備與螢光光譜14 實驗四8-羥基喹啉鋁量子產率的測定19 實驗五8-羥基喹啉鋁的瞬態光譜與螢光壽命22 實驗六四苯基卟啉鈀的螢光壽命與磷光壽命的測定25 實驗七芘甲醛螢光化學傳感性能測定27 實驗八Stern-Volmer猝滅常數的測定31 實驗九二茂鐵迴圈伏安曲線的測定35 實驗十含紫精活性層電致變色器件的製作40 實驗十一紫精電致變色器件性能測試43 實驗十二電化學聚合製備聚苯胺薄膜46 實驗十三聚苯胺電致變色膜表徵49 實驗十

四二噻吩乙烯衍生物光致變色性質測定52 實驗十五偏光顯微鏡測定液晶的光學織構55 實驗十六真空手套箱操作58 實驗十七真空鍍膜技術製備8-羥基喹啉鋁薄膜62 實驗十八有機電致發光器件的製作65 實驗十九有機電致發光器件的測試68 實驗二十有機場效應電晶體的製作與測試71 實驗二十一有機全固態太陽能電池製作75 實驗二十二有機太陽能電池性能測試78 實驗二十三染料敏化太陽能電池的製備83 實驗二十四染料敏化太陽能電池表徵87 實驗二十五酞菁銅光導鼓器件製備90 實驗二十六含聚乙烯基哢唑光導鼓的製備與測試93 實驗二十七環氧樹脂膠的製備與光固化96 實驗二十八甲基丙烯酸甲酯光刻膠的製備98 實驗二

十九光刻圖形化實驗101 實驗三十苯乙烯吡啶鹽雙光子上轉換性能測定106 實驗三十一三線態-三線態湮滅上轉換性能測定109 實驗三十二光電記憶體件的製作與性能測試113 附錄1化學軟體簡介117 附錄2常見溶劑的極性參數表121 隨著國家產業結構調整和社會對新興學科人才的需求，國內高等院校近年來陸續增設了功能材料本科專業；有機光電材料作為當今國際上最為活躍的前沿領域之一，隨即成為功能材料專業的核心課程或特色課程。目前，出版的有關有機光電材料與器件的書籍中，多以學術專著為主，不太適合作為本科生的基礎入門教材。為此，作者團隊2014年編寫了《有機光電材料與器件》教材，該書被評

為“十二五”江蘇省高等學校重點教材。 為了與理論課教材相配套，2013年開始編寫《有機光電材料與器件實驗》實驗教材，書中大部分內容來自于編者的博士學位論文或所指導的研究生學位論文，在形成相應的講義後，通過功能材料本科專業實驗多次試用，又經過多次修稿而成。 本實驗教材是按照實驗教科書的要求編寫的。在實驗設計上，考慮到本科生的學習理解能力，先從光電材料性能表徵著手，再到有機光電器件製作與測試，循序漸進；每個實驗均配有思考與討論題，有助於學生通過實驗，進一步理解有機光電材料的基礎知識、基本原理及其構效關係；特別是通過一系列有機光電器件製作，猶如研發一個個新型產品，激發學生學習興趣，有助於培養大學

生創新理念和實踐能力。 全書共列出32個實驗，設計的實驗順序和配套的理論課教材順序一致。實驗一至六介紹物質吸收光譜、熒（磷）光光譜測試、螢光量子產率計算及瞬態熒（磷）光光譜（壽命）的測試；鞏固基本知識、掌握光電材料結構與性能之間的關聯性。實驗七、八介紹螢光檢測的實際應用—螢光化學感測器。實驗九至十四學習光致變色/電致變色器件製作與測試，使學生切身理解這些產品在分子開關和智慧窗方面的應用價值。有機電致發光器件和有機太陽能電池隸屬“綠色照明”和“綠色能源”，最具創新創業潛力；實驗十六至十九介紹了有機電致發光器件製作與測試技術，實驗二十一至二十四介紹全固態太陽能電池和染料敏化太陽能電池製作和測試技

術，這些實驗將會引起學生極大的興趣。實驗二十七至二十九介紹了與器件封裝相關的光刻膠材料與封裝技術。有機非線性光學材料與應用，這是一個與雷射技術應運而生的領域，本著反映本學科最新知識和新技術，本教材設計了實驗三十和三十一。介紹從強光場到弱光場下的雙光子過程上轉換，這是與常規螢光完全不同的發光機制。此外，實驗十五介紹如何使用偏光顯微鏡觀察液晶薄膜材料的形貌結構，瞭解液晶疇結構與液晶顯示性能的關聯性。實驗二十、實驗二十五、實驗二十六、實驗三十二分別設計了有機場效應電晶體、有機光敏性能測試和有機光存儲實驗，學生通過動手製作器件，瞭解其作為“智慧卡”、影印機/印表機“光導鼓”和“光碟”的工作原理，激發學

生學習興趣、培養創新理念和創業能力。 2013年作者獲得江蘇省高等學校重點教材建設資助專案資助，在此專案啟動下參考了相關專著和文獻，並結合多年來教學和科研的工作完成此稿。其中實驗一至十二由王筱梅編寫、實驗十三至十五由梁作芹編寫、實驗十六和實驗二十至二十二由丁平編寫、實驗十七至十九由周宇揚編寫、實驗二十三至二十五由陳碩然編寫、實驗二十六至三十二由葉常青編寫。全書由葉常青、王筱梅和丁平進行了最後的匯總、修改和定稿。 在此，作者特別要衷心感謝國家自然科學基金專案（50273024，50673070，50973077，51273141和51673143）的資助，感謝江蘇省高校優秀科技創新團隊建設項

目和江蘇省優秀青年基金專案（BK20170065）的資助。 借此機會，作者還要感謝實驗室全體研究生，他們的研究結果進一步豐富了本教材的內容。最後感謝化學工業出版社給予的大力幫助。 由於編者水準有限，疏漏和不足在所難免，謹請批評指正。 編者 2017年9月於蘇州石湖

以銀奈米線/二氧化鈦之光陽極設計可撓式陣列型染料敏化太陽能電池模組於低照度下探討光伏特性，阻抗分析及應用於物聯網

為了解決染料 敏 化 太陽能 電池 壽命的問題，作者林佑哲 這樣論述：

本碩士論文主要研究銀納米線（AgNWs）修飾的TiO2光陽極的DSSCs模塊。採用多元醇法製備的銀奈米線觀察到完整之二維結構。並研究不同比例之氯化鈉和硝酸銀合成之AgNWs的表徵。我們將不同摻雜量之AgNWs摻雜至 TiO2 光陽極中，以改善界面電荷復合、光捕獲和增強光電子傳導。研究基於玻璃基板和可撓式基板之摻雜銀奈米線的光陽極，以研究光伏特性，如開路電壓、短路密度、填充因子、光伏轉換效率和光電量子轉換效率。為了進一步分析 DSSCs 中AgNWs之機制，我們在暗室中使用電化學分析儀 (SP150) 進行電化學光譜測量，分析DSSCs界面電荷轉移在1 MHz至10 MHz頻率範圍內之變化。從

EIS 測量中觀察到電子壽命延長（39.03 ms 到 48.22 ms）。光電量子轉換效率證明摻雜有AgNWs之光陽極可以增加光吸收。在材料分析方面，藉由場發射掃描電子顯微鏡（FE-SEM）和高分辨率透射電子顯微鏡（HR-TEM）觀察AgNWs和光陽極薄膜之表面形貌，觀察到AgNWs 呈現出獨特之五邊形形狀。藉由 X 射線繞射儀研究AgNWs之晶體結構。最後，可撓式之DSSCs模組藉由WISE-4012E串聯至物聯網系統，藉由物聯網系統測量可撓式DSSCs模塊長時間之光伏轉換效率變化。可撓式光電陽極薄膜之DSSCs進行20天之測量後，發現可撓式DSSCs 僅有10%之輕微損耗，由此證明藉由

AgNWs 摻雜光電陽極薄膜具有優異之機械穩定性和可靠度。