《太陽(yáng)能電池》教學(xué)大綱

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)黃淮學(xué)院太陽(yáng)能電池課程教學(xué)大綱一、課程編碼及課程名稱：課程編碼：課程名稱：太陽(yáng)能電池 Solar Cells二、學(xué)時(shí)及學(xué)分總學(xué)時(shí)數(shù)：72，其中，講授學(xué)時(shí)：54，實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：18。 學(xué)分：4三、適用專業(yè)及開(kāi)設(shè)學(xué)期適用專業(yè)：物理學(xué)（本科）開(kāi)設(shè)學(xué)期：第7學(xué)期四、課程的性質(zhì)、目標(biāo)和任務(wù)本課程是本專業(yè)的選修課，屬于任選課程，為后面太陽(yáng)能光伏技術(shù)的實(shí)訓(xùn)實(shí)踐、設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)，在課程中，要向?qū)W生介紹太陽(yáng)能電池的基本工作原理和設(shè)計(jì)，結(jié)合目前采用的電池制造工藝和即將實(shí)施的改進(jìn)工藝，以及在應(yīng)用這

2、些電池的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的重要考慮，使學(xué)生對(duì)太陽(yáng)能電池有個(gè)全面的了解。本課程不但要給學(xué)生介紹陽(yáng)光的性質(zhì)、構(gòu)成電池半導(dǎo)體材料的有關(guān)性質(zhì)以及這兩者之間的相互作用，還要簡(jiǎn)要論述太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)中的重要因素、現(xiàn)行的電池制造工藝以及未來(lái)可能的工藝。五、課程教學(xué)的基本要求通過(guò)教學(xué)，應(yīng)使學(xué)生系統(tǒng)掌握太陽(yáng)能電池的基本知識(shí)，基本了解太陽(yáng)能電池的工作原理，并能夠進(jìn)行簡(jiǎn)單的應(yīng)用。六、課程教學(xué)內(nèi)容第一章 太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)光（共1學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求了解太陽(yáng)能電池的發(fā)展概況，了解太陽(yáng)常數(shù)、日照強(qiáng)度、太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng)等基本的太陽(yáng)光方面的知識(shí)。（二）教學(xué)內(nèi)容11 引言 12 太陽(yáng)能電池發(fā)展概況 13 陽(yáng)光的物理來(lái)源 14 太

3、陽(yáng)常數(shù) 15 地球表面的日照強(qiáng)度 16 直接輻射和漫射輻射 17 太陽(yáng)的視運(yùn)動(dòng) 18 日照數(shù)據(jù) 19 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：太陽(yáng)光的相關(guān)參數(shù)和知識(shí)難點(diǎn)：太陽(yáng)光的基本參數(shù)第二章 半導(dǎo)體的特性（共1學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求了解晶體的結(jié)構(gòu)和取向，禁帶寬度的的概念，電子和空穴的相關(guān)知識(shí)，載流子濃度等半導(dǎo)體相關(guān)的參數(shù)和性能。（二）教學(xué)內(nèi)容21 引言 22 晶體結(jié)構(gòu)和取向 23 禁帶寬度 24 允許能態(tài)的占有幾率 25 電子和空穴 26 電子和空穴的動(dòng)力學(xué) 27 允許態(tài)的能量密度 28 電子和空穴的密度 29 族半導(dǎo)體的鍵模型 210 族和族摻雜劑 211 載流子濃度 212 摻雜半導(dǎo)體中費(fèi)米能

4、級(jí)的位置 213 其他類型雜質(zhì)的影響 214 載流子的傳輸 215 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：電子和空穴的動(dòng)力學(xué)難點(diǎn)：摻雜半導(dǎo)體的知識(shí)和性質(zhì)第三章 產(chǎn)生、復(fù)合及器件物理學(xué)的基本方程（共1學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求了解光與半導(dǎo)體的相互作用，掌握光的吸收、復(fù)合過(guò)程，掌握半導(dǎo)體器件物理學(xué)的基本方程。（二）教學(xué)內(nèi)容31 引言 32 光與半導(dǎo)體的相互作用 33 光的吸收 34 復(fù)合過(guò)程 35 半導(dǎo)體器件物理學(xué)的基本方程 36 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：半導(dǎo)體器件物理學(xué)的基本方程難點(diǎn)：光的吸收、復(fù)合過(guò)程第四章 p-n結(jié)二極管（共1學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求掌握p-n結(jié)的靜電學(xué)，掌握載流子入注、擴(kuò)散

5、流、暗特性等相關(guān)概念和知識(shí)，掌握太陽(yáng)能電池的輸出參數(shù)，了解有限電池尺寸對(duì)i0的影響。（二）教學(xué)內(nèi)容41 引言 42 p-n結(jié)的靜電學(xué) 43 結(jié)電容 44 載流子注入 45 準(zhǔn)中性區(qū)內(nèi)的擴(kuò)散流 46 暗特性 47 光照特性 48 太陽(yáng)能電池的輸出參數(shù) 49 有限電池尺寸對(duì)i0的影響 410 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：p-n結(jié)的靜電學(xué)難點(diǎn)：載流子入注、擴(kuò)散流、暗特性等相關(guān)概念和知識(shí)第五章 效率的極限、損失和測(cè)量（共10學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求掌握效率的極限，了解溫度對(duì)太陽(yáng)能電池的影響，掌握效率損失、效率測(cè)量等知識(shí)。（二）教學(xué)內(nèi)容51 引言 52 效率的極限 53 溫度的影響 54 效率損失

6、55 效率測(cè)量 56 小結(jié)（三）重點(diǎn) 難點(diǎn)重點(diǎn)：效率損失、效率測(cè)量等知識(shí)難點(diǎn)：溫度對(duì)太陽(yáng)能電池的影響第六章 標(biāo)準(zhǔn)硅太陽(yáng)能電池工藝（共10學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求了解由砂還原為冶金級(jí)硅的方法，了解冶金級(jí)硅提純?yōu)榘雽?dǎo)體級(jí)硅的方法，了解硅太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)工藝，認(rèn)識(shí)太陽(yáng)能電池封裝成太陽(yáng)能電池組件的方法。（二）教學(xué)內(nèi)容61 引言 62 由砂還原為冶金級(jí)硅 63 冶金級(jí)硅提純?yōu)榘雽?dǎo)體級(jí)硅 64 半導(dǎo)體級(jí)多晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)閱尉Ч杵?65 單晶硅片制成太陽(yáng)能電池 66 太陽(yáng)能電池封裝成太陽(yáng)能電池組件 67 能量收支結(jié)算 68 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：硅太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)工藝難點(diǎn)：硅提純的方法第七章 硅電池工藝

7、的改進(jìn)（共10學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求了解硅電池工藝的改進(jìn)方法。（二）教學(xué)內(nèi)容71 引言 72 太陽(yáng)能電池級(jí)硅 73 硅片 74 電池的制造和互聯(lián) 75 候選工廠的分析 76 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：太陽(yáng)能電池硅的改進(jìn)方法難點(diǎn)：太陽(yáng)能電池的制造和互聯(lián)第八章 硅太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)（共10學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求了解硅太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)之前的相關(guān)條件，了解襯底的摻雜、頂層的限制、上電極的設(shè)計(jì)方法等，了解光學(xué)設(shè)計(jì)和光譜響應(yīng)等有關(guān)電池設(shè)計(jì)的相關(guān)知識(shí)。（二）教學(xué)內(nèi)容81 引言 82 主要考量 83 襯底的摻雜 84 背面場(chǎng) 85 頂層的限制 86 上電極的設(shè)計(jì) 87 光學(xué)設(shè)計(jì) 88 光譜響應(yīng) 8

8、9 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：上電極的設(shè)計(jì)難點(diǎn)：光學(xué)設(shè)計(jì)和光譜響應(yīng)第九章 其他器件結(jié)構(gòu)（共2學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求了解一些常見(jiàn)器件的結(jié)構(gòu)和基本工作原理。（二）教學(xué)內(nèi)容91 引言 92 同質(zhì)結(jié) 93 半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 94 金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié) 95 實(shí)用的低電阻接觸 96 mis太陽(yáng)能電池 97 98 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：金屬-半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)難點(diǎn)：光電化學(xué)電池第十章 其他半導(dǎo)體（共1學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求了解其他幾種半導(dǎo)體的原理、構(gòu)造和性能。（二）教學(xué)內(nèi)容101 引言 102 多晶硅(pc-si) 103 非晶硅(a-si) 104 砷化鎵太陽(yáng)能電池 105 cu2s/cds太陽(yáng)

9、能電池 106 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：非晶硅難點(diǎn)：砷化鎵太陽(yáng)能電池第十一章 聚光型系統(tǒng)（共1學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求了解聚光器的性質(zhì)，了解固定式和定期調(diào)整式聚光器的原理，了解聚光電池的設(shè)計(jì)和超高效率系統(tǒng)。（二）教學(xué)內(nèi)容111 引言 112 理想聚光器 113 固定式和定期調(diào)整式聚光器 114 跟蹤式聚光器 115 聚光電池的設(shè)計(jì) 116 超高效率系統(tǒng) 117 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：固定式和定期調(diào)整式聚光器難點(diǎn)：聚光電池的設(shè)計(jì)第十二章 光伏系統(tǒng)的組成與應(yīng)用（共4學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求了解能量的儲(chǔ)存方法，了解功率調(diào)節(jié)裝置和光伏系統(tǒng)的組成與應(yīng)用。（二）教學(xué)內(nèi)容121 引言 12

10、2 能量的儲(chǔ)存 123 功率調(diào)節(jié)裝置 124 光伏應(yīng)用 125 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：光伏系統(tǒng)的組成與應(yīng)用難點(diǎn)：功率調(diào)節(jié)裝置第十三章 獨(dú)立光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)（共2學(xué)時(shí)）（一）本章教學(xué)目的和要求了解太陽(yáng)能電池組件的性能，了解蓄電池的性能，了解功率控制、光伏水泵等知識(shí)，掌握系統(tǒng)規(guī)模的制定。（二）教學(xué)內(nèi)容131 引言 132 太陽(yáng)能電池組件的性能 133 蓄電池性能 134 功率控制 135 系統(tǒng)規(guī)模的制定 136 光伏水泵 137 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：系統(tǒng)規(guī)模的制定難點(diǎn)：太陽(yáng)能電池組件的性能第十四章 住宅用和集中型光伏電力系統(tǒng)（自學(xué)）（一）本章教學(xué)目的和要求了解住宅用和集中型光伏電力系統(tǒng)的特

11、點(diǎn)。（二）教學(xué)內(nèi)容141 引言 142 住宅用系統(tǒng) 143 集中型發(fā)電站 144 小結(jié)（三）重點(diǎn)與難點(diǎn)重點(diǎn)：住宅用系統(tǒng)難點(diǎn)：集中型發(fā)電站七、本課程與其它課程的關(guān)系前期課程：半導(dǎo)體物理、物理后期課程：太陽(yáng)能工程等八、教學(xué)時(shí)數(shù)分配太陽(yáng)能電池課程教學(xué)時(shí)數(shù)分配表總學(xué)時(shí)：72 學(xué)分：4章次各章標(biāo)題名稱講授學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)踐學(xué)時(shí)討論、習(xí)題課等學(xué)時(shí)第一章太陽(yáng)能電池和太陽(yáng)光1第二章半導(dǎo)體的特性18第三章產(chǎn)生、復(fù)合及器件物理學(xué)的基本方程1第四章p-n結(jié)二極管1第五章效率的極限、損失和測(cè)量10第六章標(biāo)準(zhǔn)硅太陽(yáng)能電池工藝10第七章硅電池工藝的改進(jìn)10第八章硅太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)10第九章其他器件結(jié)構(gòu)2第十章其他半導(dǎo)體1第

12、十一章聚光型系統(tǒng)1第十二章光伏系統(tǒng)的組成與應(yīng)用4第十三章獨(dú)立光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)210第十四章住宅用和集中型光伏電力系統(tǒng)自學(xué)合計(jì)5418九、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容與學(xué)時(shí)分配太陽(yáng)能電池課程實(shí)驗(yàn)教學(xué)一覽表序號(hào)項(xiàng)目名稱學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型（驗(yàn)證、綜合、設(shè)計(jì)）是否為開(kāi)放實(shí)驗(yàn)備注1四探針?lè)y(cè)量材料的電阻率4綜合否2四探針?lè)y(cè)量材料的薄層電阻4綜合否3獨(dú)立光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)10設(shè)計(jì)否合計(jì)18十、推薦教材及參考書(shū)（一）推薦教材：太陽(yáng)能電池工作原理、技術(shù)和系統(tǒng)應(yīng)用，Martin A.Green編, 上海交通大學(xué)出版社，2010年第1版。（二）參考書(shū)：1.太陽(yáng)能電池基礎(chǔ)與應(yīng)用，熊紹珍、朱美芳編，科學(xué)出版社，2009年第1版；2.太陽(yáng)能光伏電池及其應(yīng)用，濱川圭弘編，科學(xué)出版社，2008年第1版。十一、主要教學(xué)方法與教學(xué)條件要求本課程是一門技術(shù)基礎(chǔ)課，在教學(xué)過(guò)程中應(yīng)精講多練 ,