《新型薄膜太阳能电池》课程教学大纲

《新型薄膜太阳能电池》课程教学大纲一、课程基本信息课程名称新型薄膜太阳能电池课程编号课程性质专业选修课课程类别专业课开课单位无机材料教研室授课学期第7学期学分/学时2/30课内学时30理论授课30上机学时0课内实践0实验学时0课外学时40适用专业新能源材料与器件是否双语否先修课程《材料科学基础》、《固体物理》、《半导体材料与器件》后续课程毕业实习、毕业设计（论文）二、课程简介新型薄膜太阳能电池是新能源材料与器件专业的一门专业选修课，通过本课程的学习，使学生掌握研究薄膜太阳能电池材料制备技术及原理，为学习后续的实践课程奠定必要的基础。课程主要对各种类型薄膜太阳能电池的材料特性，制备方法，电池结构种类及其产业化生产和具体应用等方面进行系统的研究和阐述，并对各种薄膜太阳能电池的现状，发展方向及未来展望加以叙述，使学习者对未来光伏器件发展的新概念和新技术有所启示。本课程内容主要分为三大部分。第一部分详细介绍国内外太阳能电池，尤其是薄膜太阳能电池的发展状况，并对当前薄膜太阳能电池的研究热点、所面临的主要问题进行分析。第二部分内容主要是太阳能电池的物理基础，包括PN结形成机理、光生伏特效应、太阳能电池基本工作原理以及主要性能参数表征等，该部分内容为后面章节奠定基础。第三部分为本课程的重点内容。该部分全面系统地介绍晶体硅薄膜太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、砷化镓薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、铜锌锡硫薄膜太阳能电池、硫化锑薄膜太阳能电池、钙钛矿薄膜太阳能电池和染料敏化太阳能电池的材料与电池基本性质、电池的不同结构、材料与电池及组件的制备工艺，并针对各种电池在产业化生产中的一些关键技术进行讨论。要求学生掌握太阳能电池的物理基础，熟悉各类型新型的薄膜太阳能电池；培养学生在工艺设计问题的技术方案中体现节能、环境友好、可持续的发展价值观，以及体现以人为本的设计价值观；培养为人民创造更舒适、安全、美好的产品和生活方式的社会责任感；培养创新精神、科学精神，树立正确的人生观和价值观。三、课程目标及对毕业要求指标点的支撑（一）课程目标通过本课程的学习，使学生达到以下目标：课程目标1.使学生了解太阳能电池在国民经济中的重要地位与作用，了解太阳能电池产品的分类和发展方向；掌握太阳能电池的生产技术、工艺流程以及物质与能量的有效利用，获得生产问题的解决方案或对不同方案进行比较的方法。通过太阳能电池的发展与现状，激发学生的爱国主义情怀，培育学生的科学思维，探索创新的精神、精益求精的工匠精神。课程目标2.使学生能够具备运用新能源材料与器件先修课的相关基础知识，进行产品路线与工艺流程的比较判断与优选的能力。并在设计过程中体现创新意识。课程目标3.使学生能够合理的分析产品路线与工艺流程，能够正确评价太阳能电池生产对社会经济、环境、安全和可持续发展的影响。理解工程人员应承担的社会责任，并能采取有效措施降低或避免其不利影响。课程目标对毕业要求指标点的支撑课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求课程目标1指标点2-1：掌握工程科学基本原理。2-问题分析课程目标2指标点4-3：掌握新能源材料工程科学基础实验的基本原理和方法，能对实验数据进行采集、处理和分析，并通过信息综合得到合理有效的结论。指标点10-1：具备就新能源材料复杂工程问题与业界同行及社会公众进行有效沟通和交流，准确有效的陈述发言、清晰表达或回应指令的能力，以及具备撰写报告和设计文稿的能力。4-研究10-沟通课程目标3指标点6-2：了解新能源材料工程实践及解决方案的社会制约因素，能够合理分析与评价新能源材料工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化等方面的影响。指标点6-2：能够正确认识新能源材料实践对环境和社会可持续发展的影响，明确实施新能源材料工程实践及其解决方案中应承担的责任。指标点7-1：能够理解和评价新能源材料产品或新能源材料项目对人文和自然环境的影响。指标点7-2：了解新能源材料产品及工程项目的相关标准和规范，能针对可能产生的不良影响给出积极的应对方案。指标点7-3：在工程实践中主动应用能够改善环境、促进社会可持续发展的先进技术。指标点8-1：具有良好的思想素质和社会道德。指标点8-2：具有正确的世界观和人生观。指标点8-3：具有社会责任感。指标点8-4：能够在工程实践中理解并遵守工程职业道德和规范，履行职责。6-工程与社会7-环境和可持续发展8-职业规范四、课程基本教学内容及对课程目标的支撑（一）课程基本教学内容第一单元薄膜太阳能电池发展（学时数：4学时）1.课程主要内容详细介绍国内外太阳能电池，尤其是薄膜太阳能电池的发展状况，并对当前薄膜太阳能电池的研究热点、所面临的主要问题进行分析。介绍我国薄膜太阳能发展史，展示我国新能源行业取得的成就，尤其是我国科学家在新型薄膜太阳能电池领域所做的贡献。让学生体会到作为中国人的骄傲，增强其民族自信心和自豪感。2.重点和难点新型薄膜太阳能电池的基本内容，新能源行业的特点及发展方向。3.教学方法（1）通过多媒体课件和传统教学相结合的教学方式，全面阐述新能源行业，特别是薄膜太阳能电池在国民经济发展中的重要地位；（2）通过课堂练习和课堂讨论，展示新能源行业的快速发展以及薄膜太阳能电池在工程实际领域中的重要地位；（3）随着新工艺的不断开发，薄膜太阳能电池知识也需随之增长，鼓励学生课下查阅文献，进一步加深对行业发展动态的了解，培育学生的科学思维和探索创新的精神。4.学生学习预期成果作为高等院校新能源专业的学生，通过该单元的学习，可以了解本课程的性质和主要学习内容，掌握本课程的学习方法。5.支撑课程目标课程目标1.使学生了解薄膜太阳能电池在国民经济中的重要地位与作用，了解薄膜太阳能电池的分类和发展方向；掌握薄膜太阳能电池的生产技术、工艺流程和关键设备以及物质与能量的有效利用，获得新能源问题的解决方案或对不同方案进行比较的方法。通过薄膜太阳能电池的发展与现状，激发学生的爱国主义情怀，培育学生的科学思维，探索创新的精神、精益求精的工匠精神。课程目标3.使学生能够合理的分析产品路线与工艺流程，能够正确评价薄膜太阳能电池生产对社会经济、环境、安全和可持续发展的影响。理解工程人员应承担的社会责任，并能采取有效措施降低或避免其不利影响。第二单元太阳能电池的物理基础（学时数：8学时）1.课程主要内容主要是太阳能电池的物理基础，包括PN结形成机理、光生伏特效应、太阳能电池基本工作原理以及主要性能参数表征等，该部分内容为后面章节奠定基础。并举一反三，要求学生自学本课程的其他章节，加深对其他章节内容的理解和掌握。2.重点和难点重点：学生需要深入理解太阳能电池的基本工作原理和主要性能参数，掌握各种制备工艺及优缺点，了解太阳能电池的串联和并联组合技术。难点：学生需要理解太阳能电池的物理基础理论，如PN结形成机理、光生伏特效应等，这些理论较为抽象，需要较强的物理基础。同时，太阳能电池的性能优化方法也是一个难点，需要学生具备一定的创新思维和实践能力。3.教学方法理论教学与实验教学相结合，通过实验验证加深对理论的理解。案例分析法，讲解实际工程中的应用实例，使学生了解太阳能电池的实际工作原理和性能优化方法。互动教学法，鼓励学生提问、发表观点，提高课堂活跃度，激发学生的学习兴趣。及时反馈和解答学生的问题，确保学生在学习过程中遇到的困难得到解决。4.学生学习预期成果通过学习本课程，学生应能掌握太阳能电池的物理基础，了解PN结形成机理、光生伏特效应、太阳能电池基本工作原理以及主要性能参数表征等知识点。此外，学生应能运用所学知识分析太阳能电池的性能，为其后继学习打下坚实基础。5.支撑课程目标课程目标2.使学生能够具备运用新能源材料与器件先修课的相关基础知识，进行产品路线与工艺流程的比较判断与优选的能力。并在设计过程中体现创新意识。课程目标3.使学生能够合理的分析产品路线与工艺流程，能够正确评价太阳能电池生产对社会经济、环境、安全和可持续发展的影响。理解工程人员应承担的社会责任，并能采取有效措施降低或避免其不利影响。第三单元典型薄膜太阳能电池（学时数：18学时）1.课程主要内容全面系统地介绍晶体硅薄膜太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、砷化镓薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、铜锌锡硫薄膜太阳能电池、硫化锑薄膜太阳能电池、钙钛矿薄膜太阳能电池和染料敏化太阳能电池的材料与电池基本性质、电池的不同结构、材料与电池及组件的制备工艺，并针对各种电池在产业化生产中的一些关键技术进行讨论。2.重点难点重点：在于全面深入地理解各种薄膜太阳能电池的的材料与电池基本性质、电池的不同结构、材料与电池及组件的制备工艺。对于每一种电池，我们将重点探讨其在产业化生产中的关键技术。难点：主要在于对电池制备工艺的理解和掌握。这需要学生具备一定的理论知识，同时能将理论知识运用到实际制备过程中，解决实际问题。3.教学方法本课程采用讲授和实践相结合的教学方法。讲授部分主要包括理论知识和实际应用案例的讲解，实践部分则通过实验和实习等方式，让学生亲身参与电池的制备过程，提高学生的动手能力和解决问题的能力。4.学生学习预期成果通过本课程的学习，学生应能掌握各种薄膜太阳能电池的基本性质、结构、制备工艺，并能运用所学知识分析和解决实际问题。此外，学生还应具备一定的科研能力和创新意识，能在未来的工作和学习中独立分析和解决问题。支撑课程目标课程目标2.使学生能够具备运用新能源材料与器件先修课的相关基础知识，进行产品路线与工艺流程的比较判断与优选的能力。并在设计过程中体现创新意识。课程目标3.使学生能够合理的分析产品路线与工艺流程，能够正确评价太阳能电池生产对社会经济、环境、安全和可持续发展的影响。理解工程人员应承担的社会责任，并能采取有效措施降低或避免其不利影响。（二）课程基本教学内容对课程目标的支撑课程教学内容教学方法支撑的课程目标学时安排课内课外学时比例薄膜太阳能电池发展讲授法、课堂练习、专题讨论课程目标141:1.33太阳能电池的物理基础讲授法、专题讨论、课堂测验课程目标2、381:1.33典型薄膜太阳能电池讲授和实践相结合的教学方法课程目标2、3181:1.33合计30五、课程考核及对课程目标的支撑（一）课程考核课程成绩构成（百分制）课程成绩构成比例考核环节目标分值考核/评价细则平时成绩70%作业40本门课程5次作业，每次10分。主要考核内容：阶段性重点难点作业评分的具体标准：能按时认真完成布置的作业，书写工整，答案正确合理（9-10分）；能按时完成布置的作业，作业撰写基本工整，答案正确（7.5-8.9分）；能按时完成布置的作业，作业撰写基本工整，答案基本合理（6-7.4分）。不能按时完成布置的作业，作业撰写潦草，答案不准确（0-5.9分）。课堂练习30考核内容：各章节基本知识点，题型主要以选择填空的形式。及评价细则：5次课堂练习，每次6分。课堂表现30课堂表现包括出勤和课堂讨论，其中出勤14分，课堂表现16分：缺勤一次扣一分，事假病假扣0.5分，无故缺勤8次以上出勤记0分。原则上设置不少于8次课堂讨论或提问，每参加一次记2分，最高16分。结课测验30%知识40考核内容：学科动态、工艺原理、工艺方法、考试题型：选择、判断、填空、综合评价细则：选择、判断和填空等客观题每题1分，综合题主要考察学生运用新能源先修课的相关基础知识，进行产品路线与工艺流程的比较判断与优选的能力。并在设计过程中体现创新意识。具体分值根据题目数量调整。能力30综合应用20创新10（二）课程考核对课程目标的支撑教学内容考核内容考核方式支撑的课程目标薄膜太阳能电池发展薄膜太阳能电池的特点及发展方向撰写文献综述大作业、课堂提问课程目标1、3太阳能电池的物理基础PN结形成机理光生伏特效应太阳能电池基本工作原理作业、课堂练习、结课测验课程目标2、3典型薄膜太阳能电池典型电池结构；制备工艺；关键技术。作业、课堂练习、结课测验课程目标2、3六、使用教材、相关推荐书目及课程资源（一）使用教材丁建宁.新型薄膜太阳能电池.化学工业出版社，2018年