太陽電池

未來能源的終極王牌，太陽光發電技術

　　認識半導體是理解太陽電池技術的關鍵，實現低碳社會，高效率化的新興太陽電池科技擺脫對化石燃料、核能的依賴，阻止地球暖化……新興自然能源中最受人期待的是太陽電池。目前的太陽電池，尚無法取代舊有能源，然而在半導體科技的發展下，未來必能製造出效率更高，成本更低，能夠節省能源的太陽電池。為了推廣太陽電池的開發，一本適合普羅大眾閱讀，且富有專業知識的書籍相當重要！

　　本書將搭配圖解，循序漸進的解說太陽電池、半導體、以及半導體元件的基礎知識。不論是對環保新能源有興趣的高中生、專科生、大學生，或是需要瞭解能源知識的相關工作者，相信本書一定可以幫助你更瞭解太陽電池。

本書特色

　　搭配全彩圖解，專業知識輕鬆學。  認識太陽電池與半導體技術，涵蓋基礎與專業知識。

　　推論太陽電池會往什麼樣的方向進行技術開發，認識太陽電池未來的動向。

作者簡介

佐藤勝昭

　　1942年生於日本兵庫縣。1966年京都大學研究所工學研究科碩士課程修畢。工學博士。1966年進入日本廣播協會（NHK）。1984年擔任東京農工大學工學部助理教授，1989年升任教授，2005年擔任副校長。2007年為名譽教授。自2007年起，擔任科學技術振興機構（JST）戰略性創造研究推進事業之研究總召。應用物理學會會員。自1994年起於自宅設置太陽電池，公佈歷經15年的研究數據資料。

　　著作有『傾聽理科能力Q&A』、『光與磁氣』、『應用電子物性工學』、『應用物性』、『半導體物性Q&A』等書。

前言
登場角色介紹

第1章太陽光與太陽電池（入門篇）
1現在為什麼需要太陽電池１　由南極的冰為證，表示CO2劇增
2現在為什麼需要太陽電池２　可再生能源當中最輕巧簡單的一項
3傾注至地球的太陽光能量是1.37 kW /m2
4地球從太陽獲取的能源以石油換算一年達100兆噸
5太陽光當中也包含了看不見的光　太陽光的頻譜１
6太陽光當中也包含了看不見的光　太陽光的頻譜２
7依不同季節、時間、天候，會產生如此大變化的太陽光能量
8翻開太陽電池的歷史　該起源竟可溯及19世紀！
9把光轉換成電氣的，是構成太陽電池元件的半導體
10太陽電池元件的內容是pn接面二極體
11太陽電池元件之pn接面二極體的運作
12轉換效率該如何求出？
13轉換效率無法達到100%的原因
14太陽能面板（太陽電池模組）是由多數晶片元件組合而成
15用1片太陽能面板（太陽電池模組）能發出多少瓦的電力呢？
16正感覺非常喜歡夏天耀眼無比的太陽，卻出乎意料發現太陽電池對暑熱難以招架
17太陽能面板直接和家電連結也不運作的理由　直流及交流
COLUMN在供電電線使用交流的理由

第2章太陽電池的基礎技術（中級篇）
18太陽電池元件上使用了多樣技術
19高品質單結晶矽的增長法　浮游區域法及拉晶法
20多結晶矽晶錠是矽的鑄造物
21即使是相同的矽，結晶類型和薄膜類型的製造工程仍有根本差異
22砷化鎵的單結晶是利用固化融液製成
23電氣像金屬一般在透明電極中流動是因為氧氣欠缺
24盡可能把大量的光引導至半導體中１　反射防止膜的任務
25盡可能把大量的光引導至半導體中２　反射防止膜的施行辦法
26區分波長區域的角色分擔　多重接面堆疊結構元件
27使用鏡面或鏡子收集光源　聚光型太陽電池
COLUMN數據資料訴說的太陽光發電真相１　1日的發電量變化

第3章從太陽光發電模組邁入系統（中級篇）
28太陽能面板（太陽電池模組）的製造過程
29為太陽電池的測驗所使用的模擬太陽光　太陽能模擬器
30作為建材的太陽電池１　依設置方法分類
31作為建材的太陽電池２　作為建材所要求的項目
32把直流變為交流的構造　變壓器的動作原理
33將太陽電池的輸出供應到配線的「連線系統」
34借用您家的屋頂　地區集中連線型太陽光發電
35在各地陸續登場的兆瓦太陽能發電所
36智慧型電網帶來的電力革新
COLUMN數據資料訴說的太陽光發電真相２　即使雨天也會發電

第4章各式各樣的太陽電池（上級篇）
37太陽電池材料的多樣化１　太陽電池的分類
38太陽電池材料的多樣化２　太陽電池的比較
39有如此大的差異！半導體的光吸收頻譜
40以75％的佔有率而自豪的結晶類型矽太陽電池１
41以75％的佔有率而自豪的結晶類型矽太陽電池２
42結晶類型矽的轉換效率冠軍　單結晶類型矽太陽電池
43效率雖然比單結晶差，但卻是低成本的多結晶矽太陽電池
44雖然低效率但材料成本低廉的薄膜矽太陽電池１
45雖然低效率但材料成本低廉的薄膜矽太陽電池２
46雖然低效率但材料成本低廉的薄膜矽太陽電池３
47在宇宙活躍的III-V族類型化合物半導體太陽電池
48III-V族化合物半導體的結晶構造及原子結合
49支持混晶效率40％的III-V族化合物半導體類型太陽電池
50低成本且爆發般普及的CdTe薄膜太陽電池
51CIGS薄膜太陽電池的結晶構造及物性
52CIGS薄膜太陽電池元件的構造及特性
53以有機化合物和碳的共同研究製造的電氣有機太陽電池
54以氧化鈦及色素產出電氣的染料敏化太陽能電池
COLUMN數據資料訴說的太陽光發電真相３　太陽光發電有歷年變化嗎？

第5章為了太陽電池的半導體入門（上級篇）
55金屬的光電效應無法應用於太陽電池　要是不增加高電壓就無法取出光電流
56在半導體單體中無法製造太陽電池　光起電力需要半導體的接面
57半導體和金屬．絕緣體的差異
58能隙決定的半導體的電氣性質
59能隙決定的半導體的光學性質
60有機物的分子軌道及半導體能帶構造的差異　以染料敏化太陽能電池為例
61原子聚集變成固態的話，便可以形成能帶
62提供電子狀態躍遷規則的費米分布
63雜質摻雜１　n型半導體及施體能階
64雜質摻雜２　非本徵半導體載子濃度的溫度變化
65雜質摻雜３　p型半導體的電洞及受體能階
66認識間接遷移１　回憶起運動量守恆定律吧！
67認識間接遷移２　考慮自由電子的波數
68認識間接遷移３　考慮週期性位勢中的電子波
69認識間接遷移４　半導體的光吸收
70矽明明不是金屬，為什麼帶有金屬的光澤呢？
71半導體的電子真的比自由電子還輕嗎？
COLUMN數據資料訴說的太陽光發電真相４　調峰的效果是？

第6章為了太陽電池的半導體元件入門（上級篇）
72太陽電池是二極體的一種　二極體的起源是名為二極管的真空管
73在pn接面界面上形成的空泛區及內藏電位差
74pn接面二極體的順勢方向特性　電流呈現指數函數般上升
75pn接面二極體的反方向特性　電流雖小，卻大致有一定程度
76藉由後表面電場（BSF）改善效率　太陽電池能帶的斷面構造
77延長少數載子壽命的鈍化保護
78運用能隙決定轉換效率　理論界限轉換效率
COLUMN能源回收期間是2年以下

第7章今後的太陽電池（上級篇）
79以低成本的太陽電池為目標　減少材料．晶圓化成本方面
80以高效率的太陽電池為目標
81運用常見的材料溫和地對待環境　太陽電池的元素戰略
82撒哈拉太陽能孵化計畫　把太陽電池製造的電力用於全世界
COLUMN回顧日本生態住宅15年
參考文獻
索引