本书系统介绍了新能源材料与器件所涉及的专业理论基础知识与应用场景。全书共8章，包括绪论、太阳能电池材料与器件、光电化学能源材料与器件、燃料电池材料与器件、锂/钠离子电池材料与器件、其他新型二次电池材料与器件、超级电容器材料与器件、节能电光源材料与器件。本书注重夯实知识基础和培养创新实践能力。
样章试读
目录
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丛书序
前言
第1章 绪论 1
1.1 新能源简介 1
1.1.1 新能源定义 1
1.1.2 新能源特征 1
1.1.3 新能源概况 1
1.1.4 新能源发展现状 2
1.2 新能源类别 2
1.2.1 太阳能 2
1.2.2 风能 3
1.2.3 核能 4
1.2.4 生物质能 4
1.2.5 氢能 5
1.3 新能源材料 6
1.3.1 太阳能电池材料 6
1.3.2 催化能源材料 7
1.3.3 储能材料 7
1.3.4 节能电光源材料 8
1.4 新能源技术 8
1.4.1 光电能源转换技术 8
1.4.2 光化学能源转换技术 9
1.4.3 化学能电能转换技术 9
1.4.4 节能电光源技术 10
参考文献 10
第2章 太阳能电池材料与器件 11
2.1 光伏能源简介 11
2.1.1 光伏能源的历史与起源 11
2.1.2 光伏能源的发展与现状 11
2.2 光伏发电基本原理 12
2.2.1 半导体材料基础 12
2.2.2 半导体物理基础 13
2.2.3 太阳能电池器件物理基础 14
2.3 硅太阳能电池 19
2.3.1 硅太阳能电池工作原理 19
2.3.2 硅太阳能电池材料 21
2.3.3 单晶硅太阳能电池 24
2.3.4 多晶硅太阳能电池 24
2.3.5 非晶硅太阳能电池 25
2.4 薄膜太阳能电池 26
2.4.1 薄膜太阳能电池工作原理 26
2.4.2 薄膜太阳能电池材料 27
2.4.3 铜铟镓硒薄膜太阳能电池 28
2.4.4 砷化镓薄膜太阳能电池 29
2.4.5 碲化镉薄膜太阳能电池 30
2.4.6 铜锌锡硫薄膜太阳能电池 31
2.4.7 柔性薄膜太阳能电池 32
2.5 有机太阳能电池 34
2.5.1 有机太阳能电池工作原理 35
2.5.2 有机太阳能电池材料 37
2.5.3 小分子有机太阳能电池 39
2.5.4 聚合物有机太阳能电池 40
2.5.5 柔性有机太阳能电池 41
2.6 染料敏化太阳能电池 41
2.6.1 染料敏化太阳能电池工作原理 41
2.6.2 染料敏化太阳能电池材料 43
2.6.3 液态染料敏化太阳能电池 48
2.6.4 固态染料敏化太阳能电池 49
2.6.5 柔性染料敏化太阳能电池 50
2.7 钙钛矿太阳能电池 51
2.7.1 钙钛矿太阳能电池工作原理 51
2.7.2 钙钛矿太阳能电池材料 53
2.7.3 钙钛矿太阳能电池器件 55
2.7.4 钙钛矿叠层太阳能电池 56
参考文献 58
第3章 光电化学能源材料与器件 59
3.1 引言 59
3.1.1 自然界光合作用 60
3.1.2 人工光合作用 61
3.2 太阳能制氢 63
3.2.1 光催化的基本原理 63
3.2.2 光催化剂的光吸收 65
3.2.3 半导体光催化材料的电荷分离 66
3.2.4 半导体光催化材料的表面反应 67
3.2.5 光催化反应拓展 68
3.3 光电化学电池 70
3.3.1 光电化学定义及基本原理 70
3.3.2 光电化学电池分类 72
3.3.3 光电化学电池测试及效率评估 72
3.3.4 光电化学性能测试方法及参数 73
3.3.5 光电催化性能评价指标 73
3.4 光伏-电催化耦合体系 75
3.4.1 光伏-电催化体系基本原理 76
3.4.2 太阳能转换效率评估 77
3.4.3 光伏-电催化器件构置 78
3.4.4 光伏-电催化器件与光电化学电池的区别 79
3.5 光伏-光电化学耦合体系 80
3.5.1 光伏-光电化学器件的基本原理 80
3.5.2 太阳能转换效率的影响因素 84
3.6 新型太阳能化学转化耦合体系 88
3.6.1 光热耦合体系基本原理 89
3.6.2 多场耦合体系 90
参考文献 91
第4章 燃料电池材料与器件 94
4.1 燃料电池概述 94
4.1.1 燃料电池原理 94
4.1.2 燃料电池的应用 95
4.2 质子交换膜燃料电池 96
4.2.1 质子交换膜燃料电池简介 96
4.2.2 质子交换膜燃料电池关键材料 98
4.2.3 电池组技术 100
4.3 固体氧化物燃料电池 101
4.3.1 固体氧化物燃料电池简介 101
4.3.2 固体氧化物燃料电池工作原理 101
4.3.3 固体氧化物燃料电池关键材料 102
4.3.4 固体氧化物燃料电池单电池与电池堆 105
4.3.5 固体氧化物燃料电池发电系统 107
4.4 熔融碳酸盐燃料电池 107
4.4.1 熔融碳酸盐燃料电池简介 107
4.4.2 熔融碳酸盐燃料电池关键材料 108
4.4.3 熔融碳酸盐燃料电池电堆和发电系统 110
4.5 碱性燃料电池 111
4.5.1 碱性燃料电池简介 111
4.5.2 碱性燃料电池关键材料 112
4.5.3 碱性燃料电池电堆和发电系统 114
4.6 磷酸燃料电池 115
4.6.1 磷酸燃料电池简介 115
4.6.2 磷酸燃料电池关键材料 116
4.6.3 磷酸燃料电池电堆 118
参考文献 118
第5章 锂/钠离子电池材料与器件 120
5.1 电化学原理基础 120
5.1.1 化学电池基本性能 120
5.1.2 电极过程 124
5.1.3 锂离子电池概述 130
5.1.4 钠离子电池概述 132
5.2 锂离子电池正极材料 135
5.2.1 层状正极材料 135
5.2.2 尖晶石正极材料 139
5.2.3 聚阴离子型正极材料 141
5.3 锂离子电池负极材料 145
5.3.1 碳基负极材料 145
5.3.2 硅基负极材料 149
5.3.3 金属氧化物基负极材料 151
5.4 锂离子电池电解质 154
5.4.1 有机电解质 154
5.4.2 水系电解质 160
5.4.3 凝胶电解质 161
5.4.4 固态电解质 162
5.5 钠离子电池正极材料 168
5.5.1 层状氧化物正极材料 168
5.5.2 聚阴离子型正极材料 170
5.5.3 普鲁士蓝类正极材料 172
5.6 钠离子电池负极材料 174
5.6.1 碳基负极材料 174
5.6.2 合金类负极材料 175
5.6.3 金属化合物基负极材料 177
5.7 钠离子电池电解质 179
5.7.1 有机液态电解质 179
5.7.2 水系电解质 181
5.7.3 聚合物电解质 182
5.7.4 无机固态电解质 182
5.8 锂/钠离子电池隔膜材料 183
5.8.1 隔膜的基本功能和要求 183
5.8.2 锂离子电池隔膜 183
5.8.3 钠离子电池隔膜 185
5.8.4 隔膜的特性与评价 185
5.9 锂/钠离子电池器件 186
5.9.1 电极制造工艺 186
5.9.2 电芯装配工艺 188
5.9.3 激活检测工艺 189
5.9.4 电池封装工艺 190
参考文献 194
第6章 其他新型二次电池材料与器件 196
6.1 液流电池 196
6.1.1 液流电池的结构与原理 196
6.1.2 液流电池的分类 197
6.2 金属-空气电池 200
6.2.1 锌-空气电池 200
6.2.2 锂-空气电池 201
6.2.3 金属-空气电池展望 203
6.3 金属-硫电池 203
6.3.1 锂-硫电池 203
6.3.2 钠-硫电池 206
6.4 锂金属电池 209
6.4.1 锂金属电池的基本原理 210
6.4.2 枝晶成核生长机理 210
6.4.3 锂金属电池的挑战与展望 213
参考文献 214
第7章 超级电容器材料与器件 216
7.1 电极界面性质 216
7.1.1 超级电容器概述 216
7.1.2 双电层结构与电容 216
7.1.3 电极的极化 218
7.2 双电层超级电容器 220
7.2.1 双电层超级电容器工作原理 220
7.2.2 双电层超级电容器电极材料 223
7.3 赝电容超级电容器 226
7.3.1 赝电容超级电容器工作原理 226
7.3.2 赝电容超级电容器电极材料 228
7.4 超级电容器器件 229
7.4.1 对称超级电容器 229
7.4.2 非对称超级电容器 230
7.4.3 电容器器件制备 231
7.5 新型电容器器件 233
7.5.1 柔性超级电容器 233
7.5.2 固态超级电容器 236
7.5.3 超级电容器的应用与前景 238
参考文献 240
第8章 节能电光源材料与器件 243
8.1 引言 243
8.1.1 能源与照明 243
8.1.2 能源与显示 244
8.2 电光转换基础 245
8.2.1 发光原理 245
8.2.2 发光二极管结构 246
8.2.3 发光二极管特性参数 247
8.2.4 色谱学基础 250
8.3 电光转换材料 251
8.3.1 荧光粉 251
8.3.2 化合物半导体材料 253
8.3.3 有机发光材料 253
8.3.4 量子点发光材料 256
8.4 节能照明技术 260
8.4.1 白光获取技术概述 260
8.4.2 直接电致白光 260
8.4.3 被动白色发光 261
8.4.4 量子点白光LED器件 262
8.4.5 主动发光白光节能设计 263
8.4.6 被动白光节能设计 266
8.5 节能显示技术 266
8.5.1 OLED节能显示技术 266
8.5.2 QLED节能显示技术 268
8.5.3 micro-LED显示技术 270
8.5.4 节能显示工程技术 272
参考文献 272
京公网安备 11010102004214号