太阳能电池的硅晶体生长_（日）中岛一雄等编，高扬译_9787313190482

《太阳能电池的硅晶体生长》的写作目的是为了向读者介绍应用于太阳能电池的各类硅晶体生长机理、模拟、工艺及特性。本书首先论述了制备硅原料的冶金级硅方法、西门子法和冶金法，然后讨论了生产单晶硅棒的切克劳斯基法和区熔法、生长多晶硅铸锭的定向凝固法、铸造单晶硅技术以及多晶硅铸锭的亚晶界问题，再论述了可以替代硅片的带硅和球形硅技术，接着解释了制备晶体硅薄膜太阳能电池的液相外延法、气相外延法、闪光灯退火、铝诱导层交换，*后提供制备太阳能级硅需要的热化学数据库和动力学数据库。《太阳能电池的硅晶体生长》可以作为一本参考书，适合物理系、材料系、化学系、光学系、电子工程系、动力与能源系或其他相关专业的本科生、研究生和教师，学习研究太阳能硅晶体生长技术。本书也可以作为太阳能研究机构科学家或太阳能企业工程师的参考资料，为研究、开发、生产各种硅晶体提供帮助。

前言

21世纪的人类不但要面对日益严重的全球气候变暖，还要试图解决石化资源的逐渐耗竭问题。在未来一个世纪中，大多数自然资源将被耗尽，特别是石油、天然气和铀矿将出现不可避免的短缺。如今，人们认识到应该加快研究开发可再生能源技术，并且大规模发展新能源产业。

太阳能是一种终极自然资源。虽然30%的太阳能（solar energy）被地球反射，我们还可以充分地利用70%的太阳能。2000年全世界能源需求量约9 000百万吨石油当量（million tonnes oil equivalent，MTOE），而可使用的太阳能是其数千倍。即使在2050年，用太阳能只供应全世界能源需求的10%，我们也必须连续40年每年生产40GW的太阳能电池（solar cell），这要求每年400 000吨的硅原料（silicon feedstock）。我们相信这是一个可以实现的目标，因为这相当于将全世界2005年的硅原料产量增加12倍。为了实现在2050年太阳能占全球能源使用量10%这个目标，我们需要发展数种关键材料，考虑各种材料的生命周期，建立清洁能源循环。在数种关键材料中，Si无疑是最重要的，因为现在90%的太阳能电池都基于Si，而其发展趋势将是大规模的。

为了推动高转换效率晶体硅太阳能电池（crystalline silicon solar cell）的发展，日本东北大学（Tohoku University）的材料研究学院（Institute for Materials Research，IMR）分别在2004年和2005年组织了2次国内研讨会，从材料科学（materials science）的角度探讨太阳能电池的硅晶体生长。随后，IMR和日本学术振兴会（Japan Society for the Promotion of Science，JSPS）的晶体生长科学技术（Science and Technology of Crystal Growth）第161号委员会在2006年10月2～3日共同组织了第一届晶体硅太阳能电池科学技术国际研讨会（International Workshop on Science and Technology of Crystalline Si Solar Cells，CSSC）。这个国际研讨会作为一个论坛，为大学、研究机构和产业界的科学家和工程师提供了一个相聚的机会，可以从材料科学的角度共同探讨晶体硅太阳能电池发展的最新成果和现有挑战。CSSC-2于2007年12月7～9日在中国的厦门举行，而CSSC-3于2009年6月3～5日在挪威的特隆赫姆（Trondheim）举行。而且，IMR和JSPS第161号委员会于2008年5月21～24日在日本的仙台（Sendai）的第4届亚洲晶体生长和晶体技术会议（4^thAsian Conference on Crystal Growth and Crystal Technology，CGCT-4）上组织了太阳能电池和清洁能源技术（Solar Cells and Clean Energy Technology）专题讨论会。本书的多数章节是基于这些会议和论坛的学术讨论。编者衷心感谢CSSC和CGCT-4所有参与者对本书的贡献。

现在有数本介绍太阳能电池总体方面的著作，但是其重点是器件物理学（device physics），而晶体生长技术方面的描述较少。甚至可能存在一些误解，认为太阳能电池的晶体生长没有进一步的改进空间。但是，这样的观点有欠妥当。即使对于多晶硅硅片（multicrystalline Si wafer），其宏观特性也可以在晶体生长过程中，通过控制其微观结构加以改变。本书提供的基础知识应该可以为太阳能电池材料的新型晶体生长技术的未来发展做出贡献。

中岛一雄

宇佐美徳隆

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