目錄
叢書序
前言
第1章 緒論 1
1.1 新能源簡(jiǎn)介 1
1.1.1 新能源定義 1
1.1.2 新能源特征 1
1.1.3 新能源概況 1
1.1.4 新能源發(fā)展現(xiàn)狀 2
1.2 新能源類別 2
1.2.1 太陽(yáng)能 2
1.2.2 風(fēng)能 3
1.2.3 核能 4
1.2.4 生物質(zhì)能 4
1.2.5 氫能 5
1.3 新能源材料 6
1.3.1 太陽(yáng)能電池材料 6
1.3.2 催化能源材料 7
1.3.3 儲(chǔ)能材料 7
1.3.4 節(jié)能電光源材料 8
1.4 新能源技術(shù) 8
1.4.1 光電能源轉(zhuǎn)換技術(shù) 8
1.4.2 光化學(xué)能源轉(zhuǎn)換技術(shù) 9
1.4.3 化學(xué)能電能轉(zhuǎn)換技術(shù) 9
1.4.4 節(jié)能電光源技術(shù) 10
參考文獻(xiàn) 10
第2章 太陽(yáng)能電池材料與器件 11
2.1 光伏能源簡(jiǎn)介 11
2.1.1 光伏能源的歷史與起源 11
2.1.2 光伏能源的發(fā)展與現(xiàn)狀 11
2.2 光伏發(fā)電基本原理 12
2.2.1 半導(dǎo)體材料基礎(chǔ) 12
2.2.2 半導(dǎo)體物理基礎(chǔ) 13
2.2.3 太陽(yáng)能電池器件物理基礎(chǔ) 14
2.3 硅太陽(yáng)能電池 19
2.3.1 硅太陽(yáng)能電池工作原理 19
2.3.2 硅太陽(yáng)能電池材料 21
2.3.3 單晶硅太陽(yáng)能電池 24
2.3.4 多晶硅太陽(yáng)能電池 24
2.3.5 非晶硅太陽(yáng)能電池 25
2.4 薄膜太陽(yáng)能電池 26
2.4.1 薄膜太陽(yáng)能電池工作原理 26
2.4.2 薄膜太陽(yáng)能電池材料 27
2.4.3 銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池 28
2.4.4 砷化鎵薄膜太陽(yáng)能電池 29
2.4.5 碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池 30
2.4.6 銅鋅錫硫薄膜太陽(yáng)能電池 31
2.4.7 柔性薄膜太陽(yáng)能電池 32
2.5 有機(jī)太陽(yáng)能電池 34
2.5.1 有機(jī)太陽(yáng)能電池工作原理 35
2.5.2 有機(jī)太陽(yáng)能電池材料 37
2.5.3 小分子有機(jī)太陽(yáng)能電池 39
2.5.4 聚合物有機(jī)太陽(yáng)能電池 40
2.5.5 柔性有機(jī)太陽(yáng)能電池 41
2.6 染料敏化太陽(yáng)能電池 41
2.6.1 染料敏化太陽(yáng)能電池工作原理 41
2.6.2 染料敏化太陽(yáng)能電池材料 43
2.6.3 液態(tài)染料敏化太陽(yáng)能電池 48
2.6.4 固態(tài)染料敏化太陽(yáng)能電池 49
2.6.5 柔性染料敏化太陽(yáng)能電池 50
2.7 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池 51
2.7.1 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池工作原理 51
2.7.2 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池材料 53
2.7.3 鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件 55
2.7.4 鈣鈦礦疊層太陽(yáng)能電池 56
參考文獻(xiàn) 58
第3章 光電化學(xué)能源材料與器件 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 太陽(yáng)能制氫 63
3.2.1 光催化的基本原理 63
3.2.2 光催化劑的光吸收 65
3.2.3 半導(dǎo)體光催化材料的電荷分離 66
3.2.4 半導(dǎo)體光催化材料的表面反應(yīng) 67
3.2.5 光催化反應(yīng)拓展 68
3.3 光電化學(xué)電池 70
3.3.1 光電化學(xué)定義及基本原理 70
3.3.2 光電化學(xué)電池分類 72
3.3.3 光電化學(xué)電池測(cè)試及效率評(píng)估 72
3.3.4 光電化學(xué)性能測(cè)試方法及參數(shù) 73
3.3.5 光電催化性能評(píng)價(jià)指標(biāo) 73
3.4 光伏-電催化耦合體系 75
3.4.1 光伏-電催化體系基本原理 76
3.4.2 太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率評(píng)估 77
3.4.3 光伏-電催化器件構(gòu)置 78
3.4.4 光伏-電催化器件與光電化學(xué)電池的區(qū)別 79
3.5 光伏-光電化學(xué)耦合體系 80
3.5.1 光伏-光電化學(xué)器件的基本原理 80
3.5.2 太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率的影響因素 84
3.6 新型太陽(yáng)能化學(xué)轉(zhuǎn)化耦合體系 88
3.6.1 光熱耦合體系基本原理 89
3.6.2 多場(chǎng)耦合體系 90
參考文獻(xiàn) 91
第4章 燃料電池材料與器件 94
4.1 燃料電池概述 94
4.1.1 燃料電池原理 94
4.1.2 燃料電池的應(yīng)用 95
4.2 質(zhì)子交換膜燃料電池 96
4.2.1 質(zhì)子交換膜燃料電池簡(jiǎn)介 96
4.2.2 質(zhì)子交換膜燃料電池關(guān)鍵材料 98
4.2.3 電池組技術(shù) 100
4.3 固體氧化物燃料電池 101
4.3.1 固體氧化物燃料電池簡(jiǎn)介 101
4.3.2 固體氧化物燃料電池工作原理 101
4.3.3 固體氧化物燃料電池關(guān)鍵材料 102
4.3.4 固體氧化物燃料電池單電池與電池堆 105
4.3.5 固體氧化物燃料電池發(fā)電系統(tǒng) 107
4.4 熔融碳酸鹽燃料電池 107
4.4.1 熔融碳酸鹽燃料電池簡(jiǎn)介 107
4.4.2 熔融碳酸鹽燃料電池關(guān)鍵材料 108
4.4.3 熔融碳酸鹽燃料電池電堆和發(fā)電系統(tǒng) 110
4.5 堿性燃料電池 111
4.5.1 堿性燃料電池簡(jiǎn)介 111
4.5.2 堿性燃料電池關(guān)鍵材料 112
4.5.3 堿性燃料電池電堆和發(fā)電系統(tǒng) 114
4.6 磷酸燃料電池 115
4.6.1 磷酸燃料電池簡(jiǎn)介 115
4.6.2 磷酸燃料電池關(guān)鍵材料 116
4.6.3 磷酸燃料電池電堆 118
參考文獻(xiàn) 118
第5章 鋰/鈉離子電池材料與器件 120
5.1 電化學(xué)原理基礎(chǔ) 120
5.1.1 化學(xué)電池基本性能 120
5.1.2 電極過(guò)程 124
5.1.3 鋰離子電池概述 130
5.1.4 鈉離子電池概述 132
5.2 鋰離子電池正極材料 135
5.2.1 層狀正極材料 135
5.2.2 尖晶石正極材料 139
5.2.3 聚陰離子型正極材料 141
5.3 鋰離子電池負(fù)極材料 145
5.3.1 碳基負(fù)極材料 145
5.3.2 硅基負(fù)極材料 149
5.3.3 金屬氧化物基負(fù)極材料 151
5.4 鋰離子電池電解質(zhì) 154
5.4.1 有機(jī)電解質(zhì) 154
5.4.2 水系電解質(zhì) 160
5.4.3 凝膠電解質(zhì) 161
5.4.4 固態(tài)電解質(zhì) 162
5.5 鈉離子電池正極材料 168
5.5.1 層狀氧化物正極材料 168
5.5.2 聚陰離子型正極材料 170
5.5.3 普魯士藍(lán)類正極材料 172
5.6 鈉離子電池負(fù)極材料 174
5.6.1 碳基負(fù)極材料 174
5.6.2 合金類負(fù)極材料 175
5.6.3 金屬化合物基負(fù)極材料 177
5.7 鈉離子電池電解質(zhì) 179
5.7.1 有機(jī)液態(tài)電解質(zhì) 179
5.7.2 水系電解質(zhì) 181
5.7.3 聚合物電解質(zhì) 182
5.7.4 無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì) 182
5.8 鋰/鈉離子電池隔膜材料 183
5.8.1 隔膜的基本功能和要求 183
5.8.2 鋰離子電池隔膜 183
5.8.3 鈉離子電池隔膜 185
5.8.4 隔膜的特性與評(píng)價(jià) 185
5.9 鋰/鈉離子電池器件 186
5.9.1 電極制造工藝 186
5.9.2 電芯裝配工藝 188
5.9.3 激活檢測(cè)工藝 189
5.9.4 電池封裝工藝 190
參考文獻(xiàn) 194
第6章 其他新型二次電池材料與器件 196
6.1 液流電池 196
6.1.1 液流電池的結(jié)構(gòu)與原理 196
6.1.2 液流電池的分類 197
6.2 金屬-空氣電池 200
6.2.1 鋅-空氣電池 200
6.2.2 鋰-空氣電池 201
6.2.3 金屬-空氣電池展望 203
6.3 金屬-硫電池 203
6.3.1 鋰-硫電池 203
6.3.2 鈉-硫電池 206
6.4 鋰金屬電池 209
6.4.1 鋰金屬電池的基本原理 210
6.4.2 枝晶成核生長(zhǎng)機(jī)理 210
6.4.3 鋰金屬電池的挑戰(zhàn)與展望 213
參考文獻(xiàn) 214
第7章 超級(jí)電容器材料與器件 216
7.1 電極界面性質(zhì) 216
7.1.1 超級(jí)電容器概述 216
7.1.2 雙電層結(jié)構(gòu)與電容 216
7.1.3 電極的極化 218
7.2 雙電層超級(jí)電容器 220
7.2.1 雙電層超級(jí)電容器工作原理 220
7.2.2 雙電層超級(jí)電容器電極材料 223
7.3 贗電容超級(jí)電容器 226
7.3.1 贗電容超級(jí)電容器工作原理 226
7.3.2 贗電容超級(jí)電容器電極材料 228
7.4 超級(jí)電容器器件 229
7.4.1 對(duì)稱超級(jí)電容器 229
7.4.2 非對(duì)稱超級(jí)電容器 230
7.4.3 電容器器件制備 231
7.5 新型電容器器件 233
7.5.1 柔性超級(jí)電容器 233
7.5.2 固態(tài)超級(jí)電容器 236
7.5.3 超級(jí)電容器的應(yīng)用與前景 238
參考文獻(xiàn) 240
第8章 節(jié)能電光源材料與器件 243
8.1 引言 243
8.1.1 能源與照明 243
8.1.2 能源與顯示 244
8.2 電光轉(zhuǎn)換基礎(chǔ) 245
8.2.1 發(fā)光原理 245
8.2.2 發(fā)光二極管結(jié)構(gòu) 246
8.2.3 發(fā)光二極管特性參數(shù) 247
8.2.4 色譜學(xué)基礎(chǔ) 250
8.3 電光轉(zhuǎn)換材料 251
8.3.1 熒光粉 251
8.3.2 化合物半導(dǎo)體材料 253
8.3.3 有機(jī)發(fā)光材料 253
8.3.4 量子點(diǎn)發(fā)光材料 256
8.4 節(jié)能照明技術(shù) 260
8.4.1 白光獲取技術(shù)概述 260
8.4.2 直接電致白光 260
8.4.3 被動(dòng)白色發(fā)光 261
8.4.4 量子點(diǎn)白光LED器件 262
8.4.5 主動(dòng)發(fā)光白光節(jié)能設(shè)計(jì) 263
8.4.6 被動(dòng)白光節(jié)能設(shè)計(jì) 266
8.5 節(jié)能顯示技術(shù) 266
8.5.1 OLED節(jié)能顯示技術(shù) 266
8.5.2 QLED節(jié)能顯示技術(shù) 268
8.5.3 micro-LED顯示技術(shù) 270
8.5.4 節(jié)能顯示工程技術(shù) 272
參考文獻(xiàn) 272