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内容简介

　　《新能源材料科学与应用技术》内容包括硅基太阳能电池、化合物太阳能电池、聚合物太阳能电池、有机／无机杂化太阳能电池材料和应用技术，以及锂离子电池、锂空气电池、锂硫电池、全固态锂电池材料与应用技术，系统阐述了多种太阳能电池、锂电池材料与技术的基本科学原理，探讨了获取高性能太阳能电池和锂电池新材料的知识和方法，重点介绍了国内外相关领域的新研究进展和前景展望。
　　《新能源材料科学与应用技术》涉及的新能源材料类型多、应用广，适合能源材料与技术领域的研究人员、工程师及相关专业人员阅读，可以向读者提供广泛的知识交叉和技术交叉信息，启发和促进各自专业知识的学习和技术的研发。

内页插图

目录

序言
前言

第1章 绪论
1．1 太阳能电池发展现状简介
1．2 太阳能电池原理
1．2．1 太阳能电池性能表征
1．2．2 太阳能电池效率分析
1．3 太阳能电池发展现状及发展前景
1．3．1 硅基太阳能电池
1．3．2 化合物太阳能电池
1．3．3 聚合物太阳能电池
1．3．4 有机／无机杂化太阳能电池
1．4 锂离子电池发展现状简介
1．4．1 电池发展简史
1．4．2 锂电池的诞生与发展
1．4．3 锂离子电池的诞生与发展
1．5 锂离子电池的工作原理
1．6 主要相关学科
1．7 电池化学基础
1．7．1 电势
1．7．2 电极反应控制步骤
1．7．3 电极反应总量
1．8 锂离子电池发展趋势
参考文献

第2章 硅基太阳能电池
2．1 硅基太阳能电池简介
2．2 晶体硅太阳能电池
2．2．1 晶体硅太阳能电池发展历史
2．2．2 高效晶体硅太阳能电池关键技术
2．2．3 晶体硅太阳能电池发展瓶颈
2．3 非晶／微晶硅太阳能电池
2．3．1 非晶硅材料研究历史
2．3．2 非晶硅材料
2．3．3 微晶硅材料
2．3．4 非晶／微晶硅太阳能电池技术
2．3．5 非晶／微晶硅太阳能电池发展瓶颈
2．4 薄膜晶体硅太阳能电池
2．4．1 薄膜晶体硅太阳能电池研究历史
2．4．2 薄膜晶体硅太阳能电池技术
2．4．3 薄膜晶体硅太阳能电池发展瓶颈
参考文献

第3章 化合物太阳能电池
3．1 化合物太阳能电池简介
3．1．1 化合物结构及能带图
3．1．2 化合物电池分类
3．2 GaAs太阳能电池
3．2．1 GaAs太阳能电池发展历史
3．2．2 GaAs太阳能电池技术趋势及发展瓶颈
3．3 InP太阳能电池
3．3．1 InP太阳能电池发展历史
3．3．2 InP太阳能电池制备技术及发展趋势
3．4 CdTe太阳能电池
3．4．1 CdTe太阳能电池发展历史及现状
3．4．2 CdTe太阳能电池制备技术及发展趋势
3．5 CIGS太阳能电池
3．5．1 CIGS太阳能电池发展历史
3．5．2 CIGS薄膜电池结构
3．5．3 CIGS薄膜制备技术
3．5．4 CIGS太阳能电池技术发展趋势
3．6 CZTS太阳能电池
3．6．1 CZTS太阳能电池吸收层介绍
3．6．2 CzTs薄膜制备技术
3．6．3 CZTS太阳能电池技术瓶颈
3．7 主要应用及前景展望
3．7．1 地面应用
3．7．2 空间应用
3．7．3 化合物太阳能电池前景展望
参考文献

第4章 聚合物太阳能电池
4．1 聚合物太阳能电池简介
4．2 聚合物太阳能电池基本原理
4．2．1 光生伏特效应
4．2．2 主要参数
4．3 受体材料研究进展
4．3．1 受体材料的特点和设计原理
4．3．2 富勒烯衍生物电子受体材料
4．3．3 设计、引入新型富勒烯衍生物提高光伏器件的趼和FF
4．3．4 有机化合物电子受体材料
4．4 聚合物给体材料
4．4．1 聚苯乙烯类给体材料
4．4．2 聚噻吩类给体材料
4．4．3 聚芴基类给体材料
4．4．4 聚苯并二噻吩类给体材料
4．4．5 其他D-A聚合物给体材料
4．5 聚合物太阳能电池结构及研究现状
4．5．1 本体异质结电池
4．5．2 载流子的输运动力学
4．5．3 串联电池研究
4．5．4 柔性聚合物太阳能电池研究
4．5．5 聚合物太阳能电池的大面积制备
4．6 主要研究现状及前景展望
参考文献

第5章 有机／无机杂化太阳能电池
5．1 铅卤钙钛矿型太阳能电池的研究进展
5．1．1 引言
5．1．2 铅卤钙钛矿太阳能电池
5．1．3 总结和展望
5．2 染料敏化太阳能电池
5．2．1 背景及历史
5．2．2 染料敏化太阳能电池的结构和工作原理
5．2．3 染料敏化太阳能电池的研究进展
5．2．4 染料敏化太阳能电池的产业化进展
5．3 其他有机／无机杂化太阳能电池
5．3．1 有机／无机杂化太阳能电池的结构和工作原理
5．3．2 有机／无机杂化太阳能电池的分类和进展
5．3．3 存在的问题及挑战
参考文献

第6章 锂离子电池正极材料
6．1 正极材料简介
6．2 层状正极材料
6．2．1 I．iC002材料
6．2．2 LiNi，Co。Mnl一。02材料
6．2．3 LiNi，C0。All一，（）2材料
6．2．4 富锂层状正极材料
6．3 聚阴离子正极材料
6．3．1 LiFeP（）4正极材料
6．3．2 LiMnP（．）d正极材料
6．3．3 NASI（：0N结构的正极材料
6．3．4 硅酸盐正极材料
6．4 尖晶石型正极材料
6．4．1 尖晶石型LiMnz04材料
6．4．2 尖晶石型高电压I。iNi。sMnm0。材料
参考文献

第7章 高性能锂离子电池负极材料
7．1 锂离子电池负极材料简介
7．1．1 锂离子电池的组成和工作原理
7．1．2 锂离子电池负极材料的发展简史
7．1．3 锂离子电池负极材料的分类和应用
7．1．4 商业化锂离子电池负极材料的技术瓶颈与展望
7．2 高性能硅基负极材料
7．2．1 硅基负极材料的分类和应用
7．2．2 硅基负极材料电极的嵌／脱锂机制与性能测试
7．2．3 硅基负极材料的容量衰退机制
7．2．4 硅基负极材料的合成及碳包覆技术
7．2．5 硅基负极材料的现状及前景展望
7．3 高性能锗基负极材料
7．3．1 锗基负极材料的物理化学性质
7．3．2 锗基负极材料的制备技术
7．3．3 锗基负极材料的改性
7．3．4 锗基负极材料的前景展望
7．4 高性能锡基负极材料
7．4．1 锡基负极材料的分类
7．4．2 锡基负极材料的制备方法
7．4．3 锡基合金负极材料的储锂机制与容量衰减机理
7．4．4 锡基负极材料的设计及其在锂电池中的应用
7．4．5 锡基负极材料的前景展望
7．5 其他新型高性能负极材料
7．5．1 其他新型负极材料的分类
7．5．2 其他新型负极材料的储锂机制
7．5．3 其他新型负极材料的设计和合成
7．5．4 其他新型负极材料的前景展望
参考文献

第8章 无机固体电解质材料及全固态锂电池
8．1 引舌
8．2 全固态锂电池概述
8．3 无机固体电解质
8．3．1 固体电解质中离子运动
8．3．2 影响电导率的因素
8．3．3 NASlCON结构型固体电解质
8．3．4 石榴石结构型固体电解质
8．3．5 硫化物锂离子固体电解质
8．4 全固态锂电池正极一电解质界面的优化与控制
8．4．1 全固态锂电池界面结构
8．4．2 正极一电解质界面的优化与控制
8．4．3 无机全固态锂电池的设计与构建
8．5 全固态锂电池研究进展
8．5．1 薄膜型全固态锂电池
8．5．2 大容量聚合物全固态锂电池
8．5．3 大容量无机全固态锂电池
8．6 展望
参考文献

第9章 锂硫电池
9．1 锂硫电池简介
9．1．1 锂硫电池的组成和工作原理
9．1．2 锂硫电池的发展历史
9．1．3 锂硫电池的主要问题
9．2 锂硫电池研究动态
9．2．1 正极材料
9．2．2 负极材料
9．2．3 电解质、隔膜与黏结剂
9．2．4 锂硫电池结构
9．3 锂硫电池应用展望
参考文献

第10章 高能量密度锂空气电池
10．1 锂空气电池简介
10．2 锂空气电池分类
10．2．1 有机电解液锂空气电池
10．2．2 固体电解质、水系电解液和混合电解液锂空气电池
10．3 有机电解液锂空气电池中的实际充放电反应
10．3．1 锂氧化物的生成与分解
10．3．2 副产物的生成与分解
10．4 锂空气电池电解液的研究进展
10．4．1 电解液溶剂
10．4．2 电解质
10．5 锂空气电池正极材料和催化剂的研究进展
10．5．1 正极材料和结构
10．5．2 正极催化剂
参考文献

前言/序言

　　能源工业是国民经济的基础产业，也是技术密集型产业。“安全、高效、低碳”集中体现了现代能源技术的特点，也是抢占未来能源技术制高点的主要方向。新能源的发展水平是一个国家和地区高新技术发展水平的体现，是当今国际政治、经济竞争的战略制高点。
　　目前对新能源的开发主要集中在太阳能、氢能、风能、地热能等可再生能源，其中太阳能资源丰富、分布广泛，是最具发展潜力的可再生能源。随着全球能源短缺和环境污染等问题日益突出，太阳能光伏发电因其清洁、安全、便利、高效等特点，已成为世界各国普遍关注和重点发展的新兴产业。近年来，我国太阳能光伏产业发展迅速，已成为我国为数不多的、可以同步参与国际竞争且有望达到国际领先水平的行业。然而，目前市场主流的太阳能光伏发电仍受组件成本高、光电转换效率低的限制，全寿命发电成本高于传统电力，加之缺乏自己的核心技术，制约了太阳能光伏产业的发展。因此，围绕低成本和高效率的主要思路，研究和开发新型技术和替代材料，才能突破现有技术和原理的局限。值得指出的是，与传统能源相比，包括太阳能在内的新能源具有间歇性和不可控性，易受气候和天气的影响，因此新能源发电设备中需要配备储能装置，来解决电力平衡问题，储能技术应当和可再生能源技术一同放在优先考虑的位置，战略意义重大。可以预见，新能源动力时代即将来临，发展新能源汽车是能源和环境的必然要求，我国在这方面发展的压力尤为紧迫。车用动力蓄电池是新能源汽车产业化的关键，锂电池将成为未来车用动力蓄电池的明星，是未来动力蓄电池发展的必然方向。
　　本书由中国科学院宁波工业技术研究院（筹）新能源技术研究所光伏团队与储能团队组织编写，系统阐述新型太阳能电池、锂电池材料与技术的基本科学原理，重点介绍硅基太阳能电池、化合物太阳能电池、聚合物太阳能电池、有机／无机杂化太阳能电池等多种太阳能电池以及动力锂离子电池、全固态锂电池、锂硫电池、锂空气电池等新型储能材料与技术的最新研究进展和前景展望，探讨获取高性能太阳能电池和锂电池新材料的知识和方法。本书共10章，由韩伟强研究员负责策划和组织编写，应华根博士与忻敏君主管负责统稿。其中，第1章由叶继春研究员与王德宇研究员共同编写，主要介绍太阳能电池技术与储能技术的基本原理与总体概况；第2章由叶继春研究员、高平奇博士和祝炬烨博士共同编写，介绍晶体硅、非晶硅、薄膜晶体硅等硅基太阳能电池的研究现状与发展趋势；第3章由宋伟杰研究员和许炜博士共同编写，介绍多种化合物太阳能电池的制备技术与发展趋势；第4章由葛子义研究员和欧阳新华博士共同编写，介绍聚合物太阳能电池的研究现状与发展展望；第5章由方俊锋研究员和酒同钢博士共同编写，介绍钙钛矿、染料敏化等有机／无机杂化太阳能电池的发展现状与产业化前景；第6和7章分别介绍锂离子正极材料与负极材料的研究现状与发展趋势，第6章由刘兆平研究员和夏永高博士共同编写，第7章由韩伟强研究员和田华军博士共同编写；第8章由许晓雄研究员和姚霞银博士共同编写，介绍无机固体电解质材料以及全固态锂电池的特点与研究进展；第9章由韩伟强研究员和孟阵博士共同编写，介绍锂硫电池的工作原理与研究进展；第10章由王德宇研究员和刘子萱博士共同编写，介绍锂空气电池的研究进展与发展趋势。
　　感谢本书编写过程中得到的各级各类科技计划支持，包括国家科技部863计划和973计划，国家自然科学基金，国家发改委产业化项目，工信部国防科工局专项，中国科学院战略性先导科技专项、装备研制项目和知识创新工程重要方向性项目，浙江省重点创新团队计划，宁波市重大攻关项目和科技创新团队计划等。
　　希望本书的出版能对太阳能光伏技术和储能技术的发展和应用有所促进。在本书的编写过程中，作者尽量以国内外发表的原始论文和专著为参考，并列出了许多作者研发团队的研究成果。
　　由于作者水平有限，难免会存在不妥和疏漏之处，恳请读者批评指正。
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