《太阳能电池原理与技术》课程教学大纲

《太阳能电池原理与技术》教学大纲一、课程基本信息课程名称太阳能电池原理与技术PrinciplesandTechnologyofSolarCells课程编码SCC610321020开课院部理学院课程团队太阳能电池原理与器件学分2.0课内学时32讲授32实验0上机0实践0课外学时0适用专业光电信息科学与工程授课语言中文先修课程光电材料与器件课程简介（限选）《太阳能电池原理与技术》是光电信息科学与工程专业本科学生的专业限选课程，对有志于从事新能源领域的学生有重要意义。本课程主要内容包括太阳能电池发展历史与现状、太阳辐射的概况与描述、太阳能电池的基本原理、不同太阳能电池的基本构成、太阳能电池的制作工艺、光伏系统的部件及设计、系统安装调试与维护以及在系统设计中的主要考虑。该课程既讲授太阳能电池的基本原理，又结合不同太阳能电池的发展及当前前沿，不仅使学生对于太阳能电池的原理与技术有较为全面的认识，还能让学生在太阳能电池结构设计的学习与讨论中体会科研创新的思维方式，提高学生分析问题与解决问题、理论联系实际的能力，开阔思路，激发探索和创新精神，进而培养其创新能力。在课程的学习中也使学生认识到能源短缺带来的危机，能够在将来充分的发挥专业优势，更好的利用以及更好的服务于太阳能等新能源行业。课程教学中结合太阳能电池等新能源发展情况将价值观、科学的方法论等思政元素融入教学培养学生正确的价值观及良好的科学素养。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.负责人大纲执笔人审核人二、课程目标序号代号课程目标OBE毕业要求指标点任务自选1M1目标1：能够理解并掌握太阳能电池的基本原理、技术和典型光伏电池的生产过程，并能对典型的太阳能电池进行相关问题的分析与表述。是1.31.32M2目标2：能够利用太阳能电池的相关原理与技术，分析不同太阳能电池的经济性、稳定性和安全性，识别和判断复杂光伏系统的关键环节及技术，进而分析相关问题及其解决方案。是2.12.13M3目标3：能够关注太阳能技术的相关前沿发展，就当前光伏系统中的机理与问题给出分析与解释，并具备在公开场合进行交流的能力。是4.14.14M4目标4：了解我国关于太阳能等新能源及电力系统的国家政策与法律法规以及相应的国家标准，了解不同太阳能电池的发展前景与趋势。是6.16.1三、课程内容序号章节号标题课程内容/重难点支撑课程目标课内学时教学方式课外学时课外环节1第一章第一章绪论本章的重点、难点：光伏发电的特点，及开发应用光伏发电的意义。M1,M4////21.11.1利用太阳能的意义教学大纲简介，理解能源危机、开发利用太阳能的战略意义。M10.5讲授2自学教学大纲31.21.2太阳能发电的特点太阳能发电的优点；太阳能发电的缺点。M10.5讲授//41.31.3太阳能电池发展状况光伏发展历史；光伏市场现状。M10.5讲授//51.41.4光伏产业规划国际上发达国家的规划；我国的规划。M40.5讲授//6第二章第二章太阳辐射本章的重点、难点：天球坐标，太阳辐射量的计算。M1,M2////72.12.1太阳概况太阳的结构与组成；太阳辐射。M11讲授//82.22.2日地运动与天球坐标日地运动概述；天球坐标。M12讲授//92.32.3太阳辐射量大气层外的太阳辐射；到达地面的辐射；地表倾斜面上的太阳辐射。M1,M22讲授//10第三章第三章晶体硅太阳电池的基本原理本章的重点、难点：P-N结的构成，光伏效应，太阳能电池的电学特性。M1,M2////113.13.1太阳电池分类太阳能电池的分类。M10.5讲授//123.23.2太阳电池的工作原理能带结构；半导体；光生伏特效应；太阳电池的基本工作原理。M1,M2,M31讲授2查阅文献133.33.3太阳电池的电学特性标准测试条件；等效电路；太阳电池的主要技术参数及影响转换效率的因素M2,M34讲授、讨论、翻转课堂//14第四章第四章薄膜太阳电池本章的重点、难点：薄膜太阳电池的原理、分类及制造工艺M1,M2////154.14.1非晶硅太阳电池薄膜太阳电池的特点、非晶硅太阳电池的结构、特性及制造M1,M2,M33讲授、讨论2查阅文献164.24.2碲化镉太阳电池碲化镉太阳电池的特点、结构与制造。M2,M31讲授、讨论//174.34.3铜铟镓硒太阳电池铜铟镓硒太阳电池的特点、结构与制造。M1,M21讲授//184.44.4染料敏化太阳电池染料敏化太阳电池的基本概念、特点。M1,M20.5讲授//194.54.5有机半导体太阳电池有机半导体太阳电池的特点M1,M20.5讲授//20第五章第五章聚光太阳电池本章的重点、难点：聚光太阳电池的特点、部件及系统。M2,M3////215.15.1聚光光伏发电的特点聚光光伏的优点、缺点0.3M20.3讲授//225.25.2聚光光伏部件与系统聚光太阳电池、聚光器、太阳跟踪器、散热系统。M2,M32讲授//235.35.3聚光光伏发电前景聚光光伏的发展前景。M30.2讲授2查阅资料24第六章第六章太阳电池的制造本章的重点、难点：太阳电池制造的关键步骤及各种工艺。M1,M2,M3////256.16.1硅材料的制备硅材料制备的不同方法。M10.5讲授//266.26.2单晶硅制备直拉单晶法；区溶法；磁拉法M21讲授//276.36.3多晶硅的制备铸锭多晶硅；硅带法。M21讲授//286.46.4硅片的制备切片；表面处理M21讲授//296.56.5晶体硅太阳电池的制造扩散制节；刻蚀；制作减反膜；制作电极；测试M2,M31讲授、讨论//306.66.6太阳电池组件的封装封装材料；封装工序M21讲授//31第七章第七章光伏系统部件本章的重点、难点：光伏系统各种部件的作用、安装及工作原理。M1,M2////327.17.1太阳电池方阵、二极管太阳能电池的方阵、二极管的安装特点及作用。M10.3讲授//337.27.2储能装置主要储能技术；蓄电池。M10.7讲授//347.37.3控制器控制器的类型、功能、技术指标。M1,M20.5讲授//357.47.4逆变器逆变器的分类和技术指标。M20.5讲授//36第八章第八章光伏系统的设计本章的重点、难点：光伏系统的设计原则和方法。M1,M2////378.18.1光伏系统设计的总体目标不同光伏系统的总体目标。M10.3讲授//388.28.2并网光伏系统的设计容量设计；与电网的连接；设计步骤。M1,M21.2讲授//398.38.3离网光伏系统的设计基本设计原则；方阵倾角的选择；各种类型负载光伏系统的设计。M21讲授//408.48.4光伏系统的硬件设计现场总体部署；配电房及电气设计；辅助设备的选配。M21讲授//41第九章第九章光伏系统的安装、调试及维护本章的重点、难点：光伏系统的调试。M20/2自学429.19.1对光伏系统安装人员的要求及光伏系统的安装对光伏系统安装人员的要求及光伏系统的安装M20/1自学439.29.3光伏系统的调试、维护及管理光伏系统的调试、维护及管理。M20/1自学四、考核方式序号考核环节操作细节总评占比1平时表现1.上课记录考勤及学生课堂表现情况，结课时综合学生考勤、在课上的认真程度及讨论的参与程度等表现进行综合打分，成绩采用百分制。2.考核学生听课的投入情况以及对于课上问题讨论参与的积极性。10%2专题讨论1.针对课程内容安排2-3次分组专题讨论。2.成绩采用百分制，各组根据其余组讨论交流情况给该组评分，同一组中成员成绩一致。3.考核学生利用太阳能电池基本理论对太阳能电池及系统相关问题进行分析讨论、归纳总结的能力，以及理论联系实际的能力。20%3大作业1.本课程要求每个同学对太阳能电池当前的研究热点问题进行文献查阅及整理，进而提出自己的设想和思路，培养其学习能力和创新能力。2.根据撰写论文的前沿性、逻辑性和语言表达及提出的创新设想的科学性进行评分，主要考核学生的文献阅读与整理及创新能力。20%4期末考试1.开卷考试，成绩采用百分制，卷面成绩总分100分。2.主要考核学生对太阳能电池原理与技术基本知识的掌握能力，学生综合运用所学知识分析问题、解决问题的能力，题型主要有简答题、分析题、计算题等。50%五、评分细则序号课程目标考核环节大致占比评分等级1M1平时表现10%A-全勤，课上精神状态饱满，回答问题准确，积极参与课上讨论B-缺勤1次，课上精神状态良好，问题回答较好，较积极的参与课上讨论及回答问题C-缺勤2-3次，课上精神状态一般，问题回答一般，课上讨论参与度一般，回答问题有误.D-缺勤3次以上，课上精神状态较差，几乎不参与课上讨论，回答问题不对2M1专题讨论20%A-资料准备充分，ppt制作思路清晰、语言表达准确，积极参与讨论。B-结合专题查找资料准备充分，ppt制作思路较清晰、语言表达较准确，比较积极的参讨论。C-结合专题查找资料准备不够充分，ppt制作思路不够清晰、语言表达较准确，但是能够比较积极的参与讨论。D-结合专题查找资料准备不充分，ppt制作思路不清晰、语言表达较准确，几乎不参与讨论。3M1期末考试70%（见试卷评分标准）4M2平时表现10%A-全勤，课上精神状态饱满，回答问题准确，积极参与课上讨论B-缺勤1次，课上精神状态良好，问题回答较好，较积极的参与课上讨论及回答问题C-缺勤2-3次，课上精神状态一般，问题回答一般，课上讨论参与度一般，回答问题有误.D-缺勤3次以上，课上精神状态较差，几乎不参与课上讨论，回答问题不对5M2专题讨论10%A-资料准备充分，ppt制作思路清晰、语言表达准确，积极参与讨论。B-结合专题查找资料准备充分，ppt制作思路较清晰、语言表达较准确，比较积极的参讨论。C-结合专题查找资料准备不够充分，ppt制作思路不够清晰、语言表达较准确，但是能够比较积极的参与讨论。D-结合专题查找资料准备不充分，ppt制作思路不清晰、语言表达较准确，几乎不参与讨论。6M2大作业10%A-紧跟前沿、热点问题、思路清晰、语言表达准确、能够针对热点问题提出自己独到的创新性设想与研究方法。B-紧跟前沿、热点问题、思路比较清晰、语言表达比较准确、并且能够针对热点问题提出自己独到的创新性设想与研究方法。C-接近前沿、问题、思路不够清晰、语言表达不够准确、但能够针对热点问题提出自己的设想与研究方法。D-接近前沿、问题、思路不清晰、语言表达不准确，不能够针对热点问题提出自己的设想与研究方法。7M2期末考试70%（见试卷评分标准）8M3专题讨论50%A-资料准备充分，ppt制作思路清晰、语言表达准确，积极参与讨论。B-结合专题查找资料准备充分，ppt制作思路较清晰、语言表达较准确，比较积极的参讨论