本书为“十四五”普通高等院校能源动力类系列教材之一,在介绍光伏产品发展概况的基础上,从太阳能电池材料性能着手,阐述了太阳能发电原理、性能参数与物理特性;紧跟国际前沿动态,详细讲解了各类太阳能电池最新的科研成果与技术趋势;从太阳能电池设计角度出发,细致剖析了不同类型太阳能电池的工作原理、材料选择、器件构建和制备工艺。 本书适合作为普通高等院校能源动力类新能源科学与工程、能源与动力工程、储能与动力工程及相关专业的教材,也可作为部分高等职业院校光伏工程技术及相关专业的教材及企业员工的岗位培训教材,还可作为相关专业工程技术人员的参考书。

党的二十大报告提出加快规划建设新型能源体系, 同时还指出: “ 必须牢固树立和践行绿水青山就是金山银山的理念, 站在人与自然和谐共生的高度谋划发展。”
“ 立足我国能源资源禀赋, 坚持先立后破, 有计划分步骤实施碳达峰行动。”
“深入推进能源革命, 加强煤炭清洁高效利用……” “……积极参与应对气候变化全球治理。” 这为我国现代能源体系建设指明了发展方向。


2021 年《国务院关于印发2030 年前碳达峰行动方案的通知》指出, 全面推进风电、太阳能发电大规模开发和高质量发展, 因地制宜利用风能、太阳能等可再生能源, 推进清洁能源替代, 提高风电、太阳能发电等应用比重, 深化可再生能源建筑应用, 推广光伏发电与建筑一体化应用, 因地制宜推行太阳能等清洁能源低碳供暖。2024 年国家能源局发布的《2024 年能源工作指导意见》提到, 科学优化新能源利用率目标, 推动风电光伏高质量发展, 并持续推进绿证全覆盖和应用拓展。此外, 国家还将推动分布式能源开发利用, 提高电网对清洁能源的接纳、配置和调控能力, 发展新型储能, 促进绿电使用和国际互认。


在可再生能源中, 太阳能以其广泛应用备受瞩目。太阳能已广泛应用在工业、农业等多个领域, 成为引领能源革命的中坚力量。面对这一变革, 推动太阳能产业的持续发展显得尤为关键, 而其中人才培养的重要性不言而喻。人才培养的基础是课程, 而教材对课程质量起着举足轻重的作用。太阳能产业新技术、新装备迭代更新较快, 教材需要与时俱进, 不断融入最新的行业进展, 这样才能培养出满足产业发展需要的专业人才。


本书为“十四五” 普通高等院校能源动力类系列教材之一, 在介绍光伏产品发展概况的基础上, 从太阳能电池材料性能着手, 阐述了太阳能发电原理、性能参数与物理特性; 紧跟国际前沿动态, 详细讲解了各类太阳能电池最新的科研成果与未来发展的技术趋势; 从太阳能电池设计角度出发, 细致剖析了不同类型


太阳能电池的工作原理、材料选择、器件构建和制备工艺。本书适合作为普通高等院校能源动力类新能源科学与工程、能源与动力工程、储能与动力工程及相关专业的教材, 也可作为部分高等职业院校光伏工程技术及相关专业的教材及企业员工的岗位培训教材, 还可作为相关专业工程技术人员的参考书。


本书由新余学院王发辉、黄建华、罗胤祺、黄雪雯任主编, 参与编写的还有新余学院刘力恒、傅欣欣、罗鹏、黄平、黄淑萍、刘铭、徐云飞、李建敏。具体编写分工如下: 全书由黄建华拟定提纲, 由黄建华、李建敏统稿, 第1 章由傅欣欣编写, 第2 章由黄建华、刘力恒、刘铭、徐云飞共同编写, 第3 章由黄雪雯编写, 第4 章、第5 章由王发辉编写, 第6 章由黄淑萍编写, 第7 章由罗鹏、罗胤祺、黄平共同编写。


本书是江西省普通本科高校现代产业学院新余学院新能源产业学院的教材建设成果。在编写过程中得到了江西新余矿业有限责任公司、晶科能源有限公司、江西赛维LDK 太阳能高科技有限公司、新余市银龙光伏工程有限公司等企业的大力支持, 以及新余学院新能源科学与工程学院苏江滨博士的指导, 在此表示衷心感谢。


在本书编写过程中, 编者查阅了大量的文献资料, 并引用了部分网上的资料, 网上部分资料与文档无法查找原作者, 因此未能在参考文献中列出, 在此对相关作者表示衷心的感谢。


限于编者水平, 书中难免有疏漏和不足之处, 欢迎广大师生和读者提出宝贵意见, 以便本书不断改进和完善。


编 者


2024 年10 月

第1章太阳能电池发展概况11.1太阳能利用技术及其发展历史11.2太阳能电池技术概况31.2.1第一代太阳能电池:晶体硅太阳能电池41.2.2第二代太阳能电池:薄膜太阳能电池41.2.3第三代太阳能电池:先进太阳能电池51.3太阳能电池技术的挑战71.4我国光伏产业的发展历程8拓展阅读液态阳光10思考题11第2章太阳能电池材料的半导体性能122.1半导体中的电子状态132.1.1波函数152.1.2电子共有化运动152.2能带162.2.1能带的概念162.2.2有效质量182.2.3导体、半导体、绝缘体的能带192.3半导体中的掺杂212.3.1本征半导体和杂质半导体212.3.2半导体中的杂质能级222.4半导体载流子的分布242.4.1状态密度252.4.2费米分布函数和费米能级262.4.3

王发辉，新余学院

本书为“十四五” 普通高等院校能源动力类系列教材之一, 在介绍光伏产品发展概况的基础上, 从太阳能电池材料性能着手, 阐述了太阳能发电原理、性能参数与物理特性;紧跟国际前沿动态, 详细讲解了各类太阳能电池最新的科研成果与技术趋势; 从太阳能电池设计角度出发, 细致剖析了不同类型太阳能电池的工作原理、材料选择、器件构建和制备工艺。