Energy Conversion Efficiency of Solar Cells

این کتاب پرایمر مختصری در مورد راندمان تبدیل انرژی و حد شاکلی-کویسر در سلول های خورشیدی با اتصال p-n ارائه می دهد. این شامل تمام فیزیک اساسی مهم لازم برای درک راندمان تبدیل است، که در مطالعه، بررسی، تجزیه و تحلیل و طراحی سلول های خورشیدی در عمل ضروری است. به این ترتیب، به عنوان متن تکمیلی برای دوره‌های مربوط به فتوولتائیک ارزشمند است و شکاف بین مباحث پیشرفته در مهندسی دستگاه سلول‌های خورشیدی و فیزیک بنیادی تحت پوشش در دوره‌های کارشناسی را پر می‌کند.

این کتاب ابتدا اصول و ویژگی‌ها را معرفی می‌کند. سلول های خورشیدی در مقایسه با سلول های باتری های شیمیایی، و فوتون ها، آمار و تشعشعات را به عنوان فیزیک منبع انرژی بررسی می کند. بر اساس این مبانی، راندمان تبدیل یک سلول خورشیدی اتصال p-n را روشن می کند و حد شاکلی-کویسر را مورد بحث قرار می دهد. علاوه بر این، به مفاهیم مختلف سلول‌های خورشیدی برای شکستن حد بازده داده‌شده در سلول خورشیدی تک اتصالی نگاه می‌کند و پیش‌بینی‌های نظری عملی را ارائه می‌کند. برای تکمیل دانش خوانندگان از اتصالات p-n، فصل آخر همچنین فیزیک نیمه هادی های ضروری را بررسی می کند.

مبنای فیزیک سلول های خورشیدی و مهندسی ارائه شده در اینجا منبع ارزشمندی برای خوانندگانی است که هیچ پیشینه ای در زمینه سلول های خورشیدی ندارند. مانند دانشجویان فوق لیسانس و کارشناسی ارشد. در عین حال، بینش عمیق ارائه شده به خوانندگان این امکان را می دهد که به طور یکپارچه به سایر کتاب های پیشرفته و موضوعات تحقیقاتی خود قدم بگذارند.

This book offers a concise primer on energy conversion efficiency and the Shockley-Queisser limit in single p-n junction solar cells. It covers all the important fundamental physics necessary to understand the conversion efficiency, which is indispensable in studying, investigating, analyzing, and designing solar cells in practice. As such it is valuable as a supplementary text for courses on photovoltaics, and bridges the gap between advanced topics in solar cell device engineering and the fundamental physics covered in undergraduate courses.

The book first introduces the principles and features of solar cells compared to those of chemical batteries, and reviews photons, statistics and radiation as the physics of the source energy. Based on these foundations, it clarifies the conversion efficiency of a single p-n junction solar cell and discusses the Shockley-Queisser limit. Furthermore, it looks into various concepts of solar cells for breaking through the efficiency limit given in the single junction solar cell and presents feasible theoretical predictions. To round out readers’ knowledge of p-n junctions, the final chapter also reviews the essential semiconductor physics.

The foundation of solar cell physics and engineering provided here is a valuable resource for readers with no background in solar cells, such as upper undergraduate and master students. At the same time, the deep insights provided allow readers to step seamlessly into other advanced books and their own research topics.