《太阳能电池材料》实验教学大纲

《太阳能电池材料》实验教学大纲一、课程基本情况课程代码：101145223202课程名称（中/英文）：太阳能电池材料/SolarCellMaterials课程类别：专业方向特色课程课程性质：专业选修课程课程类型：课程实验总学分：3总学时：48实验学时：12适用专业：材料物理适用对象：本科先修课程：半导体物理与器件、材料研究与测试方法、固体物理、材料物理开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介《太阳能电池材料》课程实验主要考察太阳能电池的工作原理、伏安特性曲线测试的基本方法以及数据分析方法。通过实验课程的学习，使学生掌握太阳能电池伏安特性曲线的测试及数据分析方法，提高学生对于理论知识的把握，提升学生的学习兴趣和动手能力，有助于学生从事硅片、电池片、组件等光伏相关行业。通过分组合作实验的形式，加强学生的团队精神和协作能力，开拓学生的思维，提高学生创新能力。在开展实验过程中，通过安全教育环节，使学生掌握安全科学理论方法，具备安全科学研究潜质，能为国家富强、社会进步做出贡献的技术人才。三、实验教学目标1.通过实验教学使学生掌握硅基太阳能电池的测试方法及基本工作原理。能够针对太阳能电池材料和组件设计实验，并对实验数据进行采集、处理和解释，培养学生科学严谨的态度，学会实验的方法，提高动手能力。2．能够针对光伏领域的复杂问题设计解决方案，设计开发光伏材料与器件，对太阳能电池材料与组件的性能做出合理评价。具有创新意识，在新能源材料与器件的复杂系统设计中有局部或整体创新。3．能够应用太阳能电池的专业知识对光伏工程的复杂问题进行数据分析和综合，设计实验，并对实验数据进行采集。培养学生合理分析数据的意识，养成良好的实验习惯和思维习惯。4．在太阳能材料系统设计开发过程中，能够考虑社会、健康、安全以及环境等因素。四、实验项目及学时安排序号实验项目名称实验学时实验类型实验要求每组人数备注1太阳能电池性能测试4综合性必做4-52太阳能电池负载实验4综合性必做4-53太阳能控制器工作原理实验4综合性必做4-5五、实验内容实验一太阳能电池性能测试实验目的：掌握太阳能电池伏安特性曲线测试的基本原理，掌握电化学工作站测试太阳能电池的伏安特性曲线的方法，了解相关性能参数如开路电压、短路电流、填充因子、转换效率等，并能够根据伏安曲线计算转换效率。实验设备：CHI660e电化学工作站实验内容及步骤：学会使用电化学工作站测试太阳能电池的伏安特性曲线；掌握太阳电池伏安特性曲线的分析方法，并会根据伏安特性曲线计算相关性能参数，如太阳电池的最大功率、开路电压、短路电流、填充因子、转换效率等。实验内容主要包括样品的组装，电化学工作站的操作，性能曲线的分析。实验步骤为接好电极、打开工作站开关、打开CHI工作站控制界面、选择测试技术、设置参数进行运行，最后保存曲线。实验二太阳能电池负载实验实验目的：了解太阳能电池的基本结构和工作原理；了解太阳能电池输出电流、电压与负载的关系，掌握太阳能电池基本特性参数测试原理与方法；通过分析太阳能电池基本特性参数测试数据，进一步熟悉实验数据分析与处理的方法。实验设备：DH6521A型多功能太阳能电池综合特性测试仪实验内容及步骤：学会使用多功能太阳能电池综合特性测试仪测试不同光强和负载下太阳能电池的输出电流、电压，对所得数据进行分析，通过填充因子等的计算掌握太阳能电池的负载能力高低。实验内容包括多功能太阳能电池综合特性测试仪的操作，性能曲线的分析。实验步骤为光路高度调节、打开氙灯电源、调节滤色片的高度与出光口的高度一致、连接实验电路、通过改变负载电阻来测试太阳能电池I-V特性曲线，最后求解不同光强、温度下的开路电压和闭路电流。实验三太阳能控制器工作原理实验实验目的：了解太阳能电池的基本特性参数，主要有开路电压、短路电流、峰值电压、峰值电流、峰值功率、填充因子及转换效率；了解太阳能光伏电池的伏安特性及曲线绘制；掌握电池特性的测试与计算。实验设备：太阳能发电系统实验台实验内容及步骤：学会使用太阳能发电系统实验台测量未加控制器直接驱动的LED灯的电流和电压及通过控制器调控后LED灯的电流和电压，计算这两种情况下的太阳能电池输出功率，能够根据这两者数据的差异分析控制器的作用。实验内容主要包括太阳能发电系统的操作和性能曲线的分析。实验步骤为连接好实验平台与跟踪系统之间的接线，打开总电源开关。用实验导线连结风光互补控制器与蓄电池，使太阳能控制器工作并观察蓄电池当前的电量状态。打开模拟光源，用实验导线将四块电池板并联，然接入风光互补控制器。将风光互补控制器的输出端经过直流负载电流表接DC12V直流负载，观察风光互补控制充电电流和充电电压的变化，以及蓄电池电压和放电电流的变化，将数据填入表。六、实验报告格式实验名称（一）实验目的（二）实验设备（三）实验内容及步骤（四）结果与分析（五）问题讨论七、考核方式（一）实验成绩的构成实验成绩占本门课程总成绩10%，参考实验考勤、实验操作及实验报告成绩综合给定。（二）评分标准1.实验成绩以五级制（优、良、中、及格、不及格）填报，按比例记入该课程成绩中。2.多个实验项目的最后要填报平均成绩。3.按照实验指导书的具体要求，根据每个学生实验前的预习准备，实验过程的考查，实验操作情况及实验报告的质量，综合给出实验成绩。4.实验评分应包括三个方面：（1）实验预习及实验纪律占20%；（2）实验操作占40%；（3）实验报告40%。评分等级：评定成绩分优、良、中、及格和不及格五个等级。优：90分以上，良：80-89分，中：70-79分，及格：60-69分，不及格：59分以下。实验成绩考核评定表考核环节考核结果及标准评估项目及权重优秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（＜60分）实验预习及实验纪律（20%）实验前能够按照实验要求，提前预习，掌握实验内容，掌握实验安全操作规程，遵守实验纪律。实验前能够按照实验要求，提前预习，较好的掌握实验内容、掌握实验安全操作规程，遵守实验纪律。实验前能够按照实验要求，提前预习，了解实验内容、实验安全操作规程，较好地遵守实验纪律。实验前能够按照实验要求，提前预习，基本了解实验内容、实验安全操作规程，较好地遵守实验纪律。实验前未能按照实验要求，未提前预习，不了解实验内容、未能掌握实验安全操作规程。实验操作（40%）操作敏捷规范，能够按照指导老师和实验讲义的要求，主动、按时完成实验，并且未出现实验失误操作较敏捷规范，能够按照指导老师和实验讲义的要求，主动完成实验，未出现明显实验失误。操作基本敏捷规范，能够按照指导老师和实验讲义的要求完成实验。操作不规范，但是能够按照指导老师和实验讲义的要求完成实验。实验中严重违章违纪，无法完成实验。实验报告（40%）实验报告结构完整，报告内容准确、具体，实验记录清楚详细，有自己的见解，能够根据实验现象、结果和数据进行合理分析，得出结论，能正确独立的解答思考题。实验报告结构较完整，报告内容较准确、具体，实验记录比较清楚，有一定的见解，能够根据实验现象、结果和数据进行较合理的分析，能正确解答思考题。实验报告结构基本完整，报告内容基本准确，实验记录基本清楚，缺乏自己的见解，能够根据实验现象、结果和数据进行基本的分析，能正确解答思考题。有实验记录，能分析实验中出现的现象和结果，并回答思考