《太陽能電池原理與技術》教學大綱一、課程基本信息課程名稱太陽能電池原理與技術PrinciplesandTechnologyofSolarCells課程編碼SCC610321020開課院部理學院課程團隊太陽能電池原理與器件學分2.0課內學時32講授32實驗0上機0實踐0課外學時0適用專業光電信息科學與工程授課語言中文先修課程光電材料與器件課程簡介（限選）《太陽能電池原理與技術》是光電信息科學與工程專業本科學生的專業限選課程，對有志于從事新能源領域的學生有重要意義。本課程主要內容包括太陽能電池發展歷史與現狀、太陽輻射的概況與描述、太陽能電池的基本原理、不同太陽能電池的基本構成、太陽能電池的制作工藝、光伏系統的部件及設計、系統安裝調試與維護以及在系統設計中的主要考慮。該課程既講授太陽能電池的基本原理，又結合不同太陽能電池的發展及當前前沿，不僅使學生對于太陽能電池的原理與技術有較為全面的認識，還能讓學生在太陽能電池結構設計的學習與討論中體會科研創新的思維方式，提高學生分析問題與解決問題、理論聯系實際的能力，開闊思路，激發探索和創新精神，進而培養其創新能力。在課程的學習中也使學生認識到能源短缺帶來的危機，能夠在將來充分的發揮專業優勢，更好的利用以及更好的服務于太陽能等新能源行業。課程教學中結合太陽能電池等新能源發展情況將價值觀、科學的方法論等思政元素融入教學培養學生正確的價值觀及良好的科學素養。Principleandtechnologyofsolarcellisaselectivecourseforundergraduatesmajoringinphotoelectricinformationscienceandengineering.Itisofgreatsignificancetothosestudentswhoareinterestedinthefieldofnewenergy.Themaincontentsofthiscourseincludethehistoryandpresentsituationofsolarcell,thegeneralsituationanddescriptionofsolarradiation,thebasicprincipleofsolarcell,thebasiccompositionofdifferentsolarcell,themanufacturingtechnologyofsolarcell,thecomponentsanddesignofphotovoltaicsystem,theinstallationandmaintenanceofthesystem,andthemainconsiderationsinthesystemdesign.Thiscoursenotonlyteachesthebasicprinciplesofsolarcells,butalsocombinesthedevelopmentofdifferentsolarcellswiththecurrentsituation.Itnotonlyenablesstudentstohaveacomprehensiveunderstandingoftheprinciplesandtechniquesofsolarcells,italsoenablesstudentstoexperiencetheinnovativethinkingmodeofscientificresearchinthestudyanddiscussionofthestructuraldesignofsolarcells,toimprovestudents'abilitytoanalyzeandsolveproblems,toconnecttheorywithpractice,tobroadentheirthinking,andtostimulatethespiritofexplorationandinnovation,inordertocultivatetheirinnovativeability.Inthecourseofstudy,studentswillbeawareofthecrisiscausedbyenergyshortage,andwillbeabletomakefulluseoftheirprofessionaladvantagesinthefuture,betteruseandbetterserviceinnewenergyindustriessuchassolarenergy.Accordingtothedevelopmentofsolarcellandothernewenergyresources,weshouldintegratethevalues,scientificmethodologyandotherideologicalandpoliticalelementsintotheteachingsoastocultivatestudents'correctvaluesandgoodscientificliteracy.負責人大綱執筆人審核人二、課程目標序號代號課程目標OBE畢業要求指標點任務自選1M1目標1：能夠理解并掌握太陽能電池的基本原理、技術和典型光伏電池的生產過程，并能對典型的太陽能電池進行相關問題的分析與表述。是1.31.32M2目標2：能夠利用太陽能電池的相關原理與技術，分析不同太陽能電池的經濟性、穩定性和安全性，識別和判斷復雜光伏系統的關鍵環節及技術，進而分析相關問題及其解決方案。是2.12.13M3目標3：能夠關注太陽能技術的相關前沿發展，就當前光伏系統中的機理與問題給出分析與解釋，并具備在公開場合進行交流的能力。是4.14.14M4目標4：了解我國關于太陽能等新能源及電力系統的國家政策與法律法規以及相應的國家標準，了解不同太陽能電池的發展前景與趨勢。是6.16.1三、課程內容序號章節號標題課程內容/重難點支撐課程目標課內學時教學方式課外學時課外環節1第一章第一章緒論本章的重點、難點：光伏發電的特點，及開發應用光伏發電的意義。M1,M4////21.11.1利用太陽能的意義教學大綱簡介，理解能源危機、開發利用太陽能的戰略意義。M10.5講授2自學教學大綱31.21.2太陽能發電的特點太陽能發電的優點；太陽能發電的缺點。M10.5講授//41.31.3太陽能電池發展狀況光伏發展歷史；光伏市場現狀。M10.5講授//51.41.4光伏產業規劃國際上發達國家的規劃；我國的規劃。M40.5講授//6第二章第二章太陽輻射本章的重點、難點：天球坐標，太陽輻射量的計算。M1,M2////72.12.1太陽概況太陽的結構與組成；太陽輻射。M11講授//82.22.2日地運動與天球坐標日地運動概述；天球坐標。M12講授//92.32.3太陽輻射量大氣層外的太陽輻射；到達地面的輻射；地表傾斜面上的太陽輻射。M1,M22講授//10第三章第三章晶體硅太陽電池的基本原理本章的重點、難點：P-N結的構成，光伏效應，太陽能電池的電學特性。M1,M2////113.13.1太陽電池分類太陽能電池的分類。M10.5講授//123.23.2太陽電池的工作原理能帶結構；半導體；光生伏特效應；太陽電池的基本工作原理。M1,M2,M31講授2查閱文獻133.33.3太陽電池的電學特性標準測試條件；等效電路；太陽電池的主要技術參數及影響轉換效率的因素M2,M34講授、討論、翻轉課堂//14第四章第四章薄膜太陽電池本章的重點、難點：薄膜太陽電池的原理、分類及制造工藝M1,M2////154.14.1非晶硅太陽電池薄膜太陽電池的特點、非晶硅太陽電池的結構、特性及制造M1,M2,M33講授、討論2查閱文獻164.24.2碲化鎘太陽電池碲化鎘太陽電池的特點、結構與制造。M2,M31講授、討論//174.34.3銅銦鎵硒太陽電池銅銦鎵硒太陽電池的特點、結構與制造。M1,M21講授//184.44.4染料敏化太陽電池染料敏化太陽電池的基本概念、特點。M1,M20.5講授//194.54.5有機半導體太陽電池有機半導體太陽電池的特點M1,M20.5講授//20第五章第五章聚光太陽電池本章的重點、難點：聚光太陽電池的特點、部件及系統。M2,M3////215.15.1聚光光伏發電的特點聚光光伏的優點、缺點0.3M20.3講授//225.25.2聚光光伏部件與系統聚光太陽電池、聚光器、太陽跟蹤器、散熱系統。M2,M32講授//235.35.3聚光光伏發電前景聚光光伏的發展前景。M30.2講授2查閱資料24第六章第六章太陽電池的制造本章的重點、難點：太陽電池制造的關鍵步驟及各種工藝。M1,M2,M3////256.16.1硅材料的制備硅材料制備的不同方法。M10.5講授//266.26.2單晶硅制備直拉單晶法；區溶法；磁拉法M21講授//276.36.3多晶硅的制備鑄錠多晶硅；硅帶法。M21講授//286.46.4硅片的制備切片；表面處理M21講授//296.56.5晶體硅太陽電池的制造擴散制節；刻蝕；制作減反膜；制作電極；測試M2,M31講授、討論//306.66.6太陽電池組件的封裝封裝材料；封裝工序M21講授//31第七章第七章光伏系統部件本章的重點、難點：光伏系統各種部件的作用、安裝及工作原理。M1,M2////327.17.1太陽電池方陣、二極管太陽能電池的方陣、二極管的安裝特點及作用。M10.3講授//337.27.2儲能裝置主要儲能技術；蓄電池。M10.7講授//347.37.3控制器控制器的類型、功能、技術指標。M1,M20.5講授//357.47.4逆變器逆變器的分類和技術指標。M20.5講授//36第八章第八章光伏系統的設計本章的重點、難點：光伏系統的設計原則和方法。M1,M2////378.18.1光伏系統設計的總體目標不同光伏系統的總體目標。M10.3講授//388.28.2并網光伏系統的設計容量設計；與電網的連接；設計步驟。M1,M21.2講授//398.38.3離網光伏系統的設計基本設計原則；方陣傾角的選擇；各種類型負載光伏系統的設計。M21講授//408.48.4光伏系統的硬件設計現場總體部署；配電房及電氣設計；輔助設備的選配。M21講授//41第九章第九章光伏系統的安裝、調試及維護本章的重點、難點：光伏系統的調試。M20/2自學429.19.1對光伏系統安裝人員的要求及光伏系統的安裝對光伏系統安裝人員的要求及光伏系統的安裝M20/1自學439.29.3光伏系統的調試、維護及管理光伏系統的調試、維護及管理。M20/1自學四、考核方式序號考核環節操作細節總評占比1平時表現1.上課記錄考勤及學生課堂表現情況，結課時綜合學生考勤、在課上的認真程度及討論的參與程度等表現進行綜合打分，成績采用百分制。2.考核學生聽課的投入情況以及對于課上問題討論參與的積極性。10%2專題討論1.針對課程內容安排2-3次分組專題討論。2.成績采用百分制，各組根據其余組討論交流情況給該組評分，同一組中成員成績一致。3.考核學生利用太陽能電池基本理論對太陽能電池及系統相關問題進行分析討論、歸納總結的能力，以及理論聯系實際的能力。20%3大作業1.本課程要求每個同學對太陽能電池當前的研究熱點問題進行文獻查閱及整理，進而提出自己的設想和思路，培養其學習能力和創新能力。2.根據撰寫論文的前沿性、邏輯性和語言表達及提出的創新設想的科學性進行評分，主要考核學生的文獻閱讀與整理及創新能力。20%4期末考試1.開卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學生對太陽能電池原理與技術基本知識的掌握能力，學生綜合運用所學知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、分析題、計算題等。50%五、評分細則序號課程目標考核環節大致占比評分等級1M1平時表現10%A-全勤，課上精神狀態飽滿，回答問題準確，積極參與課上討論B-缺勤1次，課上精神狀態良好，問題回答較好，較積極的參與課上討論及回答問題C-缺勤2-3次，課上精神狀態一般，問題回答一般，課上討論參與度一般，回答問題有誤.D-缺勤3次以上，課上精神狀態較差，幾乎不參與課上討論，回答問題不對2M1專題討論20%A-資料準備充分，ppt制作思路清晰、語言表達準確，積極參與討論。B-結合專題查找資料準備充分，ppt制作思路較清晰、語言表達較準確，比較積極的參討論。C-結合專題查找資料準備不夠充分，ppt制作思路不夠清晰、語言表達較準確，但是能夠比較積極的參與討論。D-結合專題查找資料準備不充分，ppt制作思路不清晰、語言表達較準確，幾乎不參與討論。3M1期末考試70%（見試卷評分標準）4M2平時表現10%A-全勤，課上精神狀態飽滿，回答問題準確，積極參與課上討論B-缺勤1次，課上精神狀態良好，問題回答較好，較積極的參與課上討論及回答問題C-缺勤2-3次，課上精神狀態一般，問題回答一般，課上討論參與度一般，回答問題有誤.D-缺勤3次以上，課上精神狀態較差，幾乎不參與課上討論，回答問題不對5M2專題討論10%A-資料準備充分，ppt制作思路清晰、語言表達準確，積極參與討論。B-結合專題查找資料準備充分，ppt制作思路較清晰、語言表達較準確，比較積極的參討論。C-結合專題查找資料準備不夠充分，ppt制作思路不夠清晰、語言表達較準確，但是能夠比較積極的參與討論。D-結合專題查找資料準備不充分，ppt制作思路不清晰、語言表達較準確，幾乎不參與討論。6M2大作業10%A-緊跟前沿、熱點問題、思路清晰、語言表達準確、能夠針對熱點問題提出自己獨到的創新性設想與研究方法。B-緊跟前沿、熱點問題、思路比較清晰、語言表達比較準確、并且能夠針對熱點問題提出自己獨到的創新性設想與研究方法。C-接近前沿、問題、思路不夠清晰、語言表達不夠準確、但能夠針對熱點問題提出自己的設想與研究方法。D-接近前沿、問題、思路不清晰、語言表達不準確，不能夠針對熱點問題提出自己的設想與研究方法。7M2期末考試70%（見試卷評分標準）8M3專題討論50%A-資料準備充分，ppt制作思路清晰、語言表達準確，積極參與討論。B-結合專題查找資料準備充分，ppt制作思路較清晰、語言表達較準確，比較積極的參討論