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太陽電池のキホン

內容簡介

內容簡介 【內容簡介】 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。

作者介紹

作者介紹 ■作者簡介佐藤勝昭【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』﹝『理科力をきたえるQ&A』（サイエンス‧アイ新書）﹞、『光與磁氣』﹝『光と磁気』（朝倉書店）﹞、『應用電子物性工學』﹝『応用電子物性工学』（コロナ社、共著）﹞『應用物性』﹝原文：『応用物性』（オーム社）﹞、『半導體物性Q&A』﹝『半導体物性なんでもQ&A』（講談社）﹞等書。張華英佐藤勝昭

產品目錄

產品目錄 【目錄節選】 前言 3 登場角色介紹 8 第1章 太陽光與太陽電池（入門篇） 9 001 現在為什麼需要太陽電池① 由南極的冰為證，表示CO2劇增 10 002 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 12 003 傾注至地球的太陽光能量是1.37 kW m2 14 004 地球從太陽獲取的能源以石油換算一年達100兆噸 16 005 太陽光當中也包含了看不見的光 太陽光的頻譜① 18 006 太陽光當中也包含了看不見的光 太陽光的頻譜② 20 007 依不同季節、時間、天候，會產生如此大變化的太陽光能量 22 008 翻開太陽電池的歷史 該起源竟可溯及19世紀！ 24 009 把光轉換成電氣的，是構成太陽電池元件的半導體 26 010 太陽電池元件的內容是pn接面二極體 28 011 太陽電池元件之pn接面二極體的運作 30 012 轉換效率該如何求出？ 32 013 轉換效率無法達到100%的原因 34 014 太陽能面板（太陽電池模組）是由多數晶片元件組合而成 36 015 用1片太陽能面板（太陽電池模組）能發出多少瓦的電力呢？ 38 016 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 40 017 太陽能面板直接和家電連結也不運作的理由 直流及交流 42 COLUMN 在供電電線使用交流的理由 44 第2章 太陽電池的基礎技術（中級篇） 45 018 太陽電池元件上使用了多樣技術 46 019 高品質單結晶矽的增長法 浮游區域法及拉晶法 48 020 多結晶矽晶錠是矽的鑄造物 50 021 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 52 022 砷化鎵的單結晶是利用固化融液製成 54 023 電氣像金屬一般在透明電極中流動是因為氧氣欠缺 56 024 盡可能把大量的光引導至半導體中① 反射防止膜的任務 58 025 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 60 026 區分波長區域的角色分擔 多重接面堆疊結構元件 62 027 使用鏡面或鏡子收集光源 聚光型太陽電池 64 COLUMN 數據資料訴說的太陽光發電真相① 1日的發電量變化 66 第3章 從太陽光發電模組邁入系統（中級篇） 67 028 太陽能面板（太陽電池模組）的製造過程 68 029 為太陽電池的測驗所使用的模擬太陽光 太陽能模擬器 70 030 作為建材的太陽電池① 依設置方法分類 72 031 作為建材的太陽電池② 作為建材所要求的項目 74 032 把直流變為交流的構造 變壓器的動作原理 76 033 將太陽電池的輸出供應到配線的「連線系統」 78 034 借用您家的屋頂 地區集中連線型太陽光發電 80 035 在各地陸續登場的兆瓦太陽能發電所 82 036 智慧型電網帶來的電力革新 84 COLUMN 數據資料訴說的太陽光發電真相② 即使雨天也會發電 86 第4章 各式各樣的太陽電池（上級篇） 87 037 太陽電池材料的多樣化① 太陽電池的分類 88 038 太陽電池材料的多樣化② 太陽電池的比較 90 039 有如此大的差異！半導體的光吸收頻譜 92 040 以75％的佔有率而自豪的結晶類型矽太陽電池① 94 041 以75％的佔有率而自豪的結晶類型矽太陽電池② 96 042 結晶類型矽的轉換效率冠軍 單結晶類型矽太陽電池 98 043 效率雖然比單結晶差，但卻是低成本的多結晶矽太陽電池 100 044 雖然低效率但材料成本低廉的薄膜矽太陽電池① 102 045 雖然低效率但材料成本低廉的薄膜矽太陽電池② 104 046 雖然低效率但材料成本低廉的薄膜矽太陽電池③ 106 047 在宇宙活躍的III-V族類型化合物半導體太陽電池 108 048 III-V族化合物半導體的結晶構造及原子結合 110 049 支持混晶效率40％的III-V族化合物半導體類型太陽電池 112 050 低成本且爆發般普及的CdTe薄膜太陽電池 114 051 CIGS薄膜太陽電池的結晶構造及物性 116 052 CIGS薄膜太陽電池元件的構造及特性 118 053 以有機化合物和碳的共同研究製造的電氣有機太陽電池 120 054 以氧化鈦及色素產出電氣的染料敏化太陽能電池 122 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？ 124 第5章 為了太陽電池的半導體入門（上級篇） 125 055 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 126 056 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 128 057 半導體和金屬・絕緣體的差異 130 058 能隙決定的半導體的電氣性質 132 059 能隙決定的半導體的光學性質 134 060 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 136 061 原子聚集變成固態的話，便可以形成能帶 138 062 提供電子狀態躍遷規則的費米分布 140 063 雜質摻雜① n型半導體及施體能階 142 064 雜質摻雜② 非本徵半導體載子濃度的溫度變化 144 065 雜質摻雜③ p型半導體的電洞及受體能階 146 066 認識間接遷移① 回憶起運動量守恆定律吧！ 148 067 認識間接遷移② 考慮自由電子的波數 150 068 認識間接遷移③ 考慮週期性位勢中的電子波 152 069 認識間接遷移④ 半導體的光吸收 154 070 矽明明不是金屬，為什麼帶有金屬的光澤呢？ 156 071 半導體的電子真的比自由電子還輕嗎？ 158 COLUMN 數據資料訴說的太陽光發電真相④ 調峰的效果是？ 160 第6章 為了太陽電池的半導體元件入門（上級篇） 161 072 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 162 073 在pn接面界面上形成的空泛區及内藏電位差 164 074 pn接面二極體的順勢方向特性 電流呈現指數函數般上升 166 075 pn接面二極體的反方向特性 電流雖小，卻大致有一定程度 168 076 藉由後表面電場（BSF）改善效率 太陽電池能帶的斷面構造 170 077 延長少數載子壽命的鈍化保護 172 078 運用能隙決定轉換效率 理論界限轉換效率 174 COLUMN 能源回收期間是2年以下 176 第7章 今後的太陽電池（上級篇） 177 079 以低成本的太陽電池為目標 減少材料・晶圓化成本方面 178 080 以高效率的太陽電池為目標 180 081 運用常見的材料溫和地對待環境 太陽電池的元素戰略 182 082 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 184 COLUMN 回顧日本生態住宅15年 186 參考文獻 187 索引 188

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