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內容簡介

　　《新能源材料科學與應用技術》內容包括矽基太陽能電池、化閤物太陽能電池、聚閤物太陽能電池、有機／無機雜化太陽能電池材料和應用技術，以及鋰離子電池、鋰空氣電池、鋰硫電池、全固態鋰電池材料與應用技術，係統闡述瞭多種太陽能電池、鋰電池材料與技術的基本科學原理，探討瞭獲取高性能太陽能電池和鋰電池新材料的知識和方法，重點介紹瞭國內外相關領域的新研究進展和前景展望。
　　《新能源材料科學與應用技術》涉及的新能源材料類型多、應用廣，適閤能源材料與技術領域的研究人員、工程師及相關專業人員閱讀，可以嚮讀者提供廣泛的知識交叉和技術交叉信息，啓發和促進各自專業知識的學習和技術的研發。

內頁插圖

目錄

序言
前言

第1章 緒論
1．1 太陽能電池發展現狀簡介
1．2 太陽能電池原理
1．2．1 太陽能電池性能錶徵
1．2．2 太陽能電池效率分析
1．3 太陽能電池發展現狀及發展前景
1．3．1 矽基太陽能電池
1．3．2 化閤物太陽能電池
1．3．3 聚閤物太陽能電池
1．3．4 有機／無機雜化太陽能電池
1．4 鋰離子電池發展現狀簡介
1．4．1 電池發展簡史
1．4．2 鋰電池的誕生與發展
1．4．3 鋰離子電池的誕生與發展
1．5 鋰離子電池的工作原理
1．6 主要相關學科
1．7 電池化學基礎
1．7．1 電勢
1．7．2 電極反應控製步驟
1．7．3 電極反應總量
1．8 鋰離子電池發展趨勢
參考文獻

第2章 矽基太陽能電池
2．1 矽基太陽能電池簡介
2．2 晶體矽太陽能電池
2．2．1 晶體矽太陽能電池發展曆史
2．2．2 高效晶體矽太陽能電池關鍵技術
2．2．3 晶體矽太陽能電池發展瓶頸
2．3 非晶／微晶矽太陽能電池
2．3．1 非晶矽材料研究曆史
2．3．2 非晶矽材料
2．3．3 微晶矽材料
2．3．4 非晶／微晶矽太陽能電池技術
2．3．5 非晶／微晶矽太陽能電池發展瓶頸
2．4 薄膜晶體矽太陽能電池
2．4．1 薄膜晶體矽太陽能電池研究曆史
2．4．2 薄膜晶體矽太陽能電池技術
2．4．3 薄膜晶體矽太陽能電池發展瓶頸
參考文獻

第3章 化閤物太陽能電池
3．1 化閤物太陽能電池簡介
3．1．1 化閤物結構及能帶圖
3．1．2 化閤物電池分類
3．2 GaAs太陽能電池
3．2．1 GaAs太陽能電池發展曆史
3．2．2 GaAs太陽能電池技術趨勢及發展瓶頸
3．3 InP太陽能電池
3．3．1 InP太陽能電池發展曆史
3．3．2 InP太陽能電池製備技術及發展趨勢
3．4 CdTe太陽能電池
3．4．1 CdTe太陽能電池發展曆史及現狀
3．4．2 CdTe太陽能電池製備技術及發展趨勢
3．5 CIGS太陽能電池
3．5．1 CIGS太陽能電池發展曆史
3．5．2 CIGS薄膜電池結構
3．5．3 CIGS薄膜製備技術
3．5．4 CIGS太陽能電池技術發展趨勢
3．6 CZTS太陽能電池
3．6．1 CZTS太陽能電池吸收層介紹
3．6．2 CzTs薄膜製備技術
3．6．3 CZTS太陽能電池技術瓶頸
3．7 主要應用及前景展望
3．7．1 地麵應用
3．7．2 空間應用
3．7．3 化閤物太陽能電池前景展望
參考文獻

第4章 聚閤物太陽能電池
4．1 聚閤物太陽能電池簡介
4．2 聚閤物太陽能電池基本原理
4．2．1 光生伏特效應
4．2．2 主要參數
4．3 受體材料研究進展
4．3．1 受體材料的特點和設計原理
4．3．2 富勒烯衍生物電子受體材料
4．3．3 設計、引入新型富勒烯衍生物提高光伏器件的趼和FF
4．3．4 有機化閤物電子受體材料
4．4 聚閤物給體材料
4．4．1 聚苯乙烯類給體材料
4．4．2 聚噻吩類給體材料
4．4．3 聚芴基類給體材料
4．4．4 聚苯並二噻吩類給體材料
4．4．5 其他D-A聚閤物給體材料
4．5 聚閤物太陽能電池結構及研究現狀
4．5．1 本體異質結電池
4．5．2 載流子的輸運動力學
4．5．3 串聯電池研究
4．5．4 柔性聚閤物太陽能電池研究
4．5．5 聚閤物太陽能電池的大麵積製備
4．6 主要研究現狀及前景展望
參考文獻

第5章 有機／無機雜化太陽能電池
5．1 鉛鹵鈣鈦礦型太陽能電池的研究進展
5．1．1 引言
5．1．2 鉛鹵鈣鈦礦太陽能電池
5．1．3 總結和展望
5．2 染料敏化太陽能電池
5．2．1 背景及曆史
5．2．2 染料敏化太陽能電池的結構和工作原理
5．2．3 染料敏化太陽能電池的研究進展
5．2．4 染料敏化太陽能電池的産業化進展
5．3 其他有機／無機雜化太陽能電池
5．3．1 有機／無機雜化太陽能電池的結構和工作原理
5．3．2 有機／無機雜化太陽能電池的分類和進展
5．3．3 存在的問題及挑戰
參考文獻

第6章 鋰離子電池正極材料
6．1 正極材料簡介
6．2 層狀正極材料
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 富鋰層狀正極材料
6．3 聚陰離子正極材料
6．3．1 LiFeP（）4正極材料
6．3．2 LiMnP（．）d正極材料
6．3．3 NASI（：0N結構的正極材料
6．3．4 矽酸鹽正極材料
6．4 尖晶石型正極材料
6．4．1 尖晶石型LiMnz04材料
6．4．2 尖晶石型高電壓I。iNi。sMnm0。材料
參考文獻

第7章 高性能鋰離子電池負極材料
7．1 鋰離子電池負極材料簡介
7．1．1 鋰離子電池的組成和工作原理
7．1．2 鋰離子電池負極材料的發展簡史
7．1．3 鋰離子電池負極材料的分類和應用
7．1．4 商業化鋰離子電池負極材料的技術瓶頸與展望
7．2 高性能矽基負極材料
7．2．1 矽基負極材料的分類和應用
7．2．2 矽基負極材料電極的嵌／脫鋰機製與性能測試
7．2．3 矽基負極材料的容量衰退機製
7．2．4 矽基負極材料的閤成及碳包覆技術
7．2．5 矽基負極材料的現狀及前景展望
7．3 高性能鍺基負極材料
7．3．1 鍺基負極材料的物理化學性質
7．3．2 鍺基負極材料的製備技術
7．3．3 鍺基負極材料的改性
7．3．4 鍺基負極材料的前景展望
7．4 高性能锡基負極材料
7．4．1 锡基負極材料的分類
7．4．2 锡基負極材料的製備方法
7．4．3 锡基閤金負極材料的儲鋰機製與容量衰減機理
7．4．4 锡基負極材料的設計及其在鋰電池中的應用
7．4．5 锡基負極材料的前景展望
7．5 其他新型高性能負極材料
7．5．1 其他新型負極材料的分類
7．5．2 其他新型負極材料的儲鋰機製
7．5．3 其他新型負極材料的設計和閤成
7．5．4 其他新型負極材料的前景展望
參考文獻

第8章 無機固體電解質材料及全固態鋰電池
8．1 引舌
8．2 全固態鋰電池概述
8．3 無機固體電解質
8．3．1 固體電解質中離子運動
8．3．2 影響電導率的因素
8．3．3 NASlCON結構型固體電解質
8．3．4 石榴石結構型固體電解質
8．3．5 硫化物鋰離子固體電解質
8．4 全固態鋰電池正極一電解質界麵的優化與控製
8．4．1 全固態鋰電池界麵結構
8．4．2 正極一電解質界麵的優化與控製
8．4．3 無機全固態鋰電池的設計與構建
8．5 全固態鋰電池研究進展
8．5．1 薄膜型全固態鋰電池
8．5．2 大容量聚閤物全固態鋰電池
8．5．3 大容量無機全固態鋰電池
8．6 展望
參考文獻

第9章 鋰硫電池
9．1 鋰硫電池簡介
9．1．1 鋰硫電池的組成和工作原理
9．1．2 鋰硫電池的發展曆史
9．1．3 鋰硫電池的主要問題
9．2 鋰硫電池研究動態
9．2．1 正極材料
9．2．2 負極材料
9．2．3 電解質、隔膜與黏結劑
9．2．4 鋰硫電池結構
9．3 鋰硫電池應用展望
參考文獻

第10章 高能量密度鋰空氣電池
10．1 鋰空氣電池簡介
10．2 鋰空氣電池分類
10．2．1 有機電解液鋰空氣電池
10．2．2 固體電解質、水係電解液和混閤電解液鋰空氣電池
10．3 有機電解液鋰空氣電池中的實際充放電反應
10．3．1 鋰氧化物的生成與分解
10．3．2 副産物的生成與分解
10．4 鋰空氣電池電解液的研究進展
10．4．1 電解液溶劑
10．4．2 電解質
10．5 鋰空氣電池正極材料和催化劑的研究進展
10．5．1 正極材料和結構
10．5．2 正極催化劑
參考文獻

前言/序言

　　能源工業是國民經濟的基礎産業，也是技術密集型産業。“安全、高效、低碳”集中體現瞭現代能源技術的特點，也是搶占未來能源技術製高點的主要方嚮。新能源的發展水平是一個國傢和地區高新技術發展水平的體現，是當今國際政治、經濟競爭的戰略製高點。
　　目前對新能源的開發主要集中在太陽能、氫能、風能、地熱能等可再生能源，其中太陽能資源豐富、分布廣泛，是最具發展潛力的可再生能源。隨著全球能源短缺和環境汙染等問題日益突齣，太陽能光伏發電因其清潔、安全、便利、高效等特點，已成為世界各國普遍關注和重點發展的新興産業。近年來，我國太陽能光伏産業發展迅速，已成為我國為數不多的、可以同步參與國際競爭且有望達到國際領先水平的行業。然而，目前市場主流的太陽能光伏發電仍受組件成本高、光電轉換效率低的限製，全壽命發電成本高於傳統電力，加之缺乏自己的核心技術，製約瞭太陽能光伏産業的發展。因此，圍繞低成本和高效率的主要思路，研究和開發新型技術和替代材料，纔能突破現有技術和原理的局限。值得指齣的是，與傳統能源相比，包括太陽能在內的新能源具有間歇性和不可控性，易受氣候和天氣的影響，因此新能源發電設備中需要配備儲能裝置，來解決電力平衡問題，儲能技術應當和可再生能源技術一同放在優先考慮的位置，戰略意義重大。可以預見，新能源動力時代即將來臨，發展新能源汽車是能源和環境的必然要求，我國在這方麵發展的壓力尤為緊迫。車用動力蓄電池是新能源汽車産業化的關鍵，鋰電池將成為未來車用動力蓄電池的明星，是未來動力蓄電池發展的必然方嚮。
　　本書由中國科學院寜波工業技術研究院（籌）新能源技術研究所光伏團隊與儲能團隊組織編寫，係統闡述新型太陽能電池、鋰電池材料與技術的基本科學原理，重點介紹矽基太陽能電池、化閤物太陽能電池、聚閤物太陽能電池、有機／無機雜化太陽能電池等多種太陽能電池以及動力鋰離子電池、全固態鋰電池、鋰硫電池、鋰空氣電池等新型儲能材料與技術的最新研究進展和前景展望，探討獲取高性能太陽能電池和鋰電池新材料的知識和方法。本書共10章，由韓偉強研究員負責策劃和組織編寫，應華根博士與忻敏君主管負責統稿。其中，第1章由葉繼春研究員與王德宇研究員共同編寫，主要介紹太陽能電池技術與儲能技術的基本原理與總體概況；第2章由葉繼春研究員、高平奇博士和祝炬燁博士共同編寫，介紹晶體矽、非晶矽、薄膜晶體矽等矽基太陽能電池的研究現狀與發展趨勢；第3章由宋偉傑研究員和許煒博士共同編寫，介紹多種化閤物太陽能電池的製備技術與發展趨勢；第4章由葛子義研究員和歐陽新華博士共同編寫，介紹聚閤物太陽能電池的研究現狀與發展展望；第5章由方俊鋒研究員和酒同鋼博士共同編寫，介紹鈣鈦礦、染料敏化等有機／無機雜化太陽能電池的發展現狀與産業化前景；第6和7章分彆介紹鋰離子正極材料與負極材料的研究現狀與發展趨勢，第6章由劉兆平研究員和夏永高博士共同編寫，第7章由韓偉強研究員和田華軍博士共同編寫；第8章由許曉雄研究員和姚霞銀博士共同編寫，介紹無機固體電解質材料以及全固態鋰電池的特點與研究進展；第9章由韓偉強研究員和孟陣博士共同編寫，介紹鋰硫電池的工作原理與研究進展；第10章由王德宇研究員和劉子萱博士共同編寫，介紹鋰空氣電池的研究進展與發展趨勢。
　　感謝本書編寫過程中得到的各級各類科技計劃支持，包括國傢科技部863計劃和973計劃，國傢自然科學基金，國傢發改委産業化項目，工信部國防科工局專項，中國科學院戰略性先導科技專項、裝備研製項目和知識創新工程重要方嚮性項目，浙江省重點創新團隊計劃，寜波市重大攻關項目和科技創新團隊計劃等。
　　希望本書的齣版能對太陽能光伏技術和儲能技術的發展和應用有所促進。在本書的編寫過程中，作者盡量以國內外發錶的原始論文和專著為參考，並列齣瞭許多作者研發團隊的研究成果。
　　由於作者水平有限，難免會存在不妥和疏漏之處，懇請讀者批評指正。

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