Stephen Fonash的這本《太陽電池器件物理(原著第2版)》利用數值分析與解析分析方法對同質結太陽電池、半導體-半導體異質結太陽電池、表面勢壘太陽電池以及染料敏化太陽電池進行了深入研究，定量描述了器件中電荷產生、分離與復合過程，及其對器件性能的影響。
《太陽電池器件物理(原著第2版)》首先介紹了太陽電池進行能量轉換的4個基本步驟，闡述了太陽電池進行能量轉換的基礎——材料性質和器件物理。然后討論了太陽電池的器件結構。其次分別對同質結太陽電池等4種太陽電池進行了的分析和論述。部分給出了太陽電池設計所需要的各種參考數據等。
納米材料和納米結構的變革為太陽能電池的發展提供了可能性。《太陽電池器件物理(原著第2版)》介紹了納米結構和納米材料，如量子點，這些研究可以促使太陽能更富效率和成本低廉。首先介紹了太陽能電池器件的基礎，然后講述了光伏能源轉換的基礎、太陽能電池材料與結構，同質結太陽能電池、半導體與半導體異質結電池以及表面屏蔽太陽能電池。此外，作者把理論中的方程式放到了附錄中，以提高書的易讀性。更進一步，作者利用AMPS計算機代碼進行模擬驗證了太陽能電池器件的物理原理。
序言致謝符號表縮略語表1 引言 1.1 光伏能量轉換 1.2 太陽電池和太陽能轉換 1.3 太陽電池的應用 參考文獻2 材料性質與光伏器件物理基礎 2.1 引言 2.2 材料性質 2.2.1 固體的結構 2.2.2 固體的聲子譜 2.2.3 固體的電子能級 2.2.4 固體的光學現象 2.2.5 載流子的復合與捕獲 2.2.6 光生載流子的產生 2.3 輸運 2.3.1 體相中的輸運過程 2.3.2 界面間的輸運過程 2.3.3 連續方程 2.3.4 靜電場 2.4 數學表達式 2.5 光伏作用的起源 參考文獻3 結構、材料與尺度 3.1 引言 3.2 光伏作用的基本結構 3.2.1 能級圖概述 3.2.2 源于內建靜電場的光伏作用 3.2.3 源于擴散的光伏作用 3.2.4 源于有效場的光伏作用 3.2.5 實際結構概要 3.3 關鍵材料 3.3.1 吸光材料 3.3.2 接觸材料 3.4 材料與結構的尺度效應 3.4.1 吸收與收集中的尺度作用 3.4.2 利用納米尺度捕獲損失的能量 3.4.3 光捕獲中的尺度作用 參考文獻4 同質結太陽電池 4.1 引言 4.2 同質結太陽電池概述 4.2.1 輸運 4.2.2 同質結勢壘區 4.3 同質結器件物理分析：數值分析方法 4.3.1 基本的p-n同質結 4.3.2 增加前HT-EBL層 4.3.3 增加前HT-EBL層與后ET-HBL層 4.3.4 增加前高低結 4.3.5 具有前HT-EBL層與后ET-HBL層的p-i-n電池 4.3.6 使用弱吸光材料的p-i-n電池 4.4 同質結器件物理分析：解析分析方法 4.4.1 基本的p-n同質結 4.5 一些同質結結構器件 參考文獻5 半導體-半導體異質結太陽電池 5.1 引言 5.2 異質結太陽電池器件物理概述 5.2.1 輸運 5.2.2 異質結勢壘區 5.3 異質結器件物理分析：數值分析方法 5.3.1 光激發產生自由電子與空穴 5.3.2 光激發產生激子 5.4 異質結器件物理分析：解析分析方法 5.4.1 光激發產生自由電子與空穴 5.4.2 光激發產生激子 5.5 一些異質結結構器件 參考文獻6 表面勢壘太陽電池 6.1 引言 6.2 表面勢壘太陽電池器件物理概述 6.2.1 輸運 6.2.2 表面勢壘區 6.3 表面勢壘器件物理分析：數值分析方法 6.4 表面勢壘器件物理分析：解析分析方法 6.5 一些表面勢壘結構器件 參考文獻7 染料敏化太陽電池 7.1 引言 7.2 染料敏化太陽電池概述 7.2.1 輸運 7.2.2 染料敏化太陽電池勢壘區 7.3 染料敏化太陽電池器件物理分析：數值方法 7.4 一些染料敏化太陽電池結構器件 參考文獻附錄A：吸收系數附錄B：輻射復合附錄C：肖克萊一里德一霍爾(隙間態輔助)復合附錄D：導帶與價帶輸運附錄E：準中性區假設與壽命半導體附錄F：確定同質結空間電荷中性區的p(x)與n(x)附錄G：確定異質結p型底部材料的空間電荷中性區的n(x)索引 序言 致謝 符號表 縮略語表 1 引言 1.1 光伏能量轉換 1.2 太陽電池和太陽能轉換 1.3 太陽電池的應用 參考文獻 2 材料性質與光伏器件物理基礎 2.1 引言 2.2 材料性質 2.2.1 固體的結構 2.2.2 固體的聲子譜 2.2.3 固體的電子能級 2.2.4 固體的光學現象 2.2.5 載流子的復合與捕獲 2.2.6 光生載流子的產生 2.3 輸運 2.3.1 體相中的輸運過程 2.3.2 界面間的輸運過程 2.3.3 連續方程 2.3.4 靜電場 2.4 數學表達式 2.5 光伏作用的起源 參考文獻 3 結構、材料與尺度 3.1 引言 3.2 光伏作用的基本結構 3.2.1 能級圖概述 3.2.2 源于內建靜電場的光伏作用 3.2.3 源于擴散的光伏作用 3.2.4 源于有效場的光伏作用 3.2.5 實際結構概要 3.3 關鍵材料 3.3.1 吸光材料 3.3.2 接觸材料 3.4 材料與結構的尺度效應 3.4.1 吸收與收集中的尺度作用 3.4.2 利用納米尺度捕獲損失的能量 3.4.3 光捕獲中的尺度作用 參考文獻 4 同質結太陽電池 4.1 引言 4.2 同質結太陽電池概述 4.2.1 輸運 4.2.2 同質結勢壘區 4.3 同質結器件物理分析：數值分析方法 4.3.1 基本的p-n同質結 4.3.2 增加前HT-EBL層 4.3.3 增加前HT-EBL層與后ET-HBL層 4.3.4 增加前高低結 4.3.5 具有前HT-EBL層與后ET-HBL層的p-i-n電池 4.3.6 使用弱吸光材料的p-i-n電池 4.4 同質結器件物理分析：解析分析方法 4.4.1 基本的p-n同質結 4.5 一些同質結結構器件 參考文獻 5 半導體-半導體異質結太陽電池 5.1 引言 5.2 異質結太陽電池器件物理概述 5.2.1 輸運 5.2.2 異質結勢壘區 5.3 異質結器件物理分析：數值分析方法 5.3.1 光激發產生自由電子與空穴 5.3.2 光激發產生激子 5.4 異質結器件物理分析：解析分析方法 5.4.1 光激發產生自由電子與空穴 5.4.2 光激發產生激子 5.5 一些異質結結構器件 參考文獻 6 表面勢壘太陽電池 6.1 引言 6.2 表面勢壘太陽電池器件物理概述 6.2.1 輸運 6.2.2 表面勢壘區 6.3 表面勢壘器件物理分析：數值分析方法 6.4 表面勢壘器件物理分析：解析分析方法 6.5 一些表面勢壘結構器件 參考文獻 7 染料敏化太陽電池 7.1 引言 7.2 染料敏化太陽電池概述 7.2.1 輸運 7.2.2 染料敏化太陽電池勢壘區 7.3 染料敏化太陽電池器件物理分析：數值方法 7.4 一些染料敏化太陽電池結構器件 參考文獻 附錄A：吸收系數 附錄B：輻射復合 附錄C：肖克萊一里德一霍爾(隙間態輔助)復合 附錄D：導帶與價帶輸運 附錄E：準中性區假設與壽命半導體 附錄F：確定同質結空間電荷中性區的p(x)與n(x) 附錄G：確定異質結p型底部材料的空間電荷中性區的n(x) 索引
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