《光伏電池原理與工藝程設(shè)計(jì)》教學(xué)大綱

1、光伏電池原理與工藝課程設(shè)計(jì)教學(xué)大綱（總周數(shù)：2，學(xué)分?jǐn)?shù)：2）一、課程的性質(zhì)、任務(wù)和目的本課程設(shè)計(jì)是新能源科學(xué)與工程專業(yè)學(xué)生必修的實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。課程要求學(xué)生設(shè)計(jì)一種光伏組件，設(shè)計(jì)內(nèi)容包括組件基本結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)成本核算以及組件光電性能模擬仿真、驗(yàn)證。目的在于使本專業(yè)的學(xué)生學(xué)會(huì)運(yùn)用掌握的光伏電池原理與工藝基本知識(shí)，以及學(xué)會(huì)使用相關(guān)仿真設(shè)計(jì)軟件，掌握設(shè)計(jì)光伏組件結(jié)構(gòu)、生產(chǎn)工藝以及工業(yè)生產(chǎn)線建設(shè)的一般程序和方法。通過(guò)本課程設(shè)計(jì)，使學(xué)生進(jìn)一步加深對(duì)光伏電池原理基本原理的理解，增強(qiáng)對(duì)電池結(jié)構(gòu)與組件的設(shè)計(jì)認(rèn)識(shí)，以提高學(xué)生綜合應(yīng)用知識(shí)、解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。二、課程基本內(nèi)容和要求1.課程設(shè)計(jì)

2、基本基本內(nèi)容I非晶硅薄膜電池的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)根據(jù)光伏電池原理，設(shè)計(jì)非晶硅薄膜電池的基本結(jié)構(gòu)，以及根據(jù)非晶硅薄膜、透明導(dǎo)電薄膜等薄膜的制備原理，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)非晶硅電池的制備工藝，并進(jìn)行分析優(yōu)化電池的結(jié)構(gòu)與制備工藝，設(shè)計(jì)出合理的非晶硅電池組件與制備工藝。（1）根據(jù)薄膜太陽(yáng)能電池的基本原理，設(shè)計(jì)出電池的基本結(jié)構(gòu)，畫出電池結(jié)構(gòu)圖；（2）根據(jù)電池的結(jié)構(gòu)材料組成、選擇合適的單層薄膜材料制備工藝，畫出工藝流程圖；（3）根據(jù)單層薄膜制備工藝，選擇相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，畫出電池生產(chǎn)流程圖；（4）根基電池結(jié)構(gòu)域生產(chǎn)制備工藝，分別導(dǎo)致電池效率不高的可能原因，并設(shè)計(jì)優(yōu)化分析實(shí)驗(yàn)，列舉實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量與驗(yàn)證的數(shù)據(jù)，以及必備的測(cè)試設(shè)備；

3、（5）分析該設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)正確性與可行性；（6）提供詳細(xì)的設(shè)計(jì)思路、電池結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明、制備工藝流程圖說(shuō)明、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)說(shuō)明；完成課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。IIHIT異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的光路設(shè)計(jì)根據(jù)光伏電池原理，設(shè)計(jì)HIT異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)，以及根據(jù)非晶硅薄膜、透明導(dǎo)電薄膜等薄膜的制備原理，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)HIT異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池的制備工藝，并進(jìn)行分析優(yōu)化電池的結(jié)構(gòu)與制備工藝，設(shè)計(jì)出合理的HIT異質(zhì)結(jié)太陽(yáng)能電池組件與制備工藝。（1）根據(jù)太陽(yáng)能電池的基本原理，設(shè)計(jì)出電池的基本結(jié)構(gòu)，畫出電池結(jié)構(gòu)圖；（2）根據(jù)電池的結(jié)構(gòu)材料組成、選擇合適的單層薄膜材料制備工藝，畫出工藝流程圖；（3）根據(jù)單層薄膜制備工藝，選擇相應(yīng)的生產(chǎn)

4、設(shè)備，畫出電池生產(chǎn)流程圖；（4）根基電池結(jié)構(gòu)域生產(chǎn)制備工藝，分別導(dǎo)致電池效率不高的可能原因，并設(shè)計(jì)優(yōu)化分析實(shí)驗(yàn)，列舉實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量與驗(yàn)證的數(shù)據(jù)，以及必備的測(cè)試設(shè)備；（5）分析該設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)正確性與可行性；（6）提供詳細(xì)的設(shè)計(jì)思路、電池結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明、制備工藝流程圖說(shuō)明、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)說(shuō)明；完成課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。III單晶硅太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)根據(jù)光伏電池原理，設(shè)計(jì)單晶硅太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)，以及根據(jù)單晶硅材料、P-N的制備原理，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)單晶硅太陽(yáng)能電池的制備工藝，并進(jìn)行分析優(yōu)化電池的結(jié)構(gòu)與制備工藝，設(shè)計(jì)出合理的單晶硅太陽(yáng)能電池組件與制備工藝。（1）根據(jù)太陽(yáng)能電池的基本原理，設(shè)計(jì)出電池的基本結(jié)構(gòu)，畫出

5、電池結(jié)構(gòu)圖；（2）根據(jù)電池的結(jié)構(gòu)材料組成、選擇合適的單層材料制備工藝，畫出工藝流程圖；（3）根據(jù)單層材料制備工藝，選擇相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，畫出電池生產(chǎn)流程圖；（4）根基電池結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)制備工藝，分別導(dǎo)致電池效率不高的可能原因，并設(shè)計(jì)優(yōu)化分析實(shí)驗(yàn)，列舉實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量與驗(yàn)證的數(shù)據(jù)，以及必備的測(cè)試設(shè)備；（5）分析該設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)正確性與可行性；（6）提供詳細(xì)的設(shè)計(jì)思路、電池結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明、制備工藝流程圖說(shuō)明、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)說(shuō)明；完成課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。IVCIGS薄膜太陽(yáng)能電池的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)根據(jù)光伏電池原理，設(shè)計(jì)CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)，以及根據(jù)各種薄膜材料制備原理，開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)CIGS薄膜太陽(yáng)能電池的制備工藝，并

6、進(jìn)行分析優(yōu)化電池的結(jié)構(gòu)與制備工藝，設(shè)計(jì)出合理的CIGS薄膜太陽(yáng)能電池組件與制備工藝。（1）根據(jù)太陽(yáng)能電池的基本原理，設(shè)計(jì)出電池的基本結(jié)構(gòu)，畫出電池結(jié)構(gòu)圖；（2）根據(jù)電池的結(jié)構(gòu)材料組成、選擇合適的單層材料制備工藝，畫出工藝流程圖；（3）根據(jù)單層材料制備工藝，選擇相應(yīng)的生產(chǎn)設(shè)備，畫出電池生產(chǎn)流程圖；（4）根基電池結(jié)構(gòu)與生產(chǎn)制備工藝，分別導(dǎo)致電池效率不高的可能原因，并設(shè)計(jì)優(yōu)化分析實(shí)驗(yàn)，列舉實(shí)驗(yàn)中需要測(cè)量與驗(yàn)證的數(shù)據(jù)，以及必備的測(cè)試設(shè)備；（5）分析該設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)正確性與可行性；（6）提供詳細(xì)的設(shè)計(jì)思路、電池結(jié)構(gòu)圖說(shuō)明、制備工藝流程圖說(shuō)明、優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)說(shuō)明；完成課程設(shè)計(jì)總結(jié)報(bào)告。2.課程設(shè)計(jì)基本要求根據(jù)課

7、程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書和本次課程設(shè)計(jì)任務(wù)要求，設(shè)計(jì)的基本要求為：（1）理解設(shè)計(jì)功能和技術(shù)要求；（2）收集和查閱有關(guān)資料；（3）各小組根據(jù)分配的任務(wù)要求，選擇并確定初步設(shè)計(jì)方案；（4）可行性分析與優(yōu)化實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，具體到電池結(jié)構(gòu)中每一層薄膜的最佳厚度、最佳工藝（生長(zhǎng)時(shí)間、溫度等因數(shù)），預(yù)計(jì)達(dá)到的光電轉(zhuǎn)換效率等；（5）確定最優(yōu)化的電池結(jié)構(gòu)圖和制備工藝流程圖設(shè)計(jì)與繪制；（6）撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書三、學(xué)時(shí)分配表序號(hào)內(nèi)容安排時(shí)間分配（天）備 注1布置設(shè)計(jì)任務(wù)， 查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料1講授0.5天2提出設(shè)計(jì)具體要求，資料收集13資料匯總分析，提出設(shè)計(jì)方案，確定主要部件和方案24系統(tǒng)硬件線路設(shè)計(jì)15設(shè)計(jì)方案的分析，仿真實(shí)驗(yàn)3.56

8、撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書17面試答辯0.5合計(jì)10四、有關(guān)說(shuō)明（一）先修課程光伏電池原理與工藝、半導(dǎo)體物理等。（二）教學(xué)建議1. 電池基本結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)電池的基本結(jié)構(gòu)決定這設(shè)計(jì)出的電池理論情況下的最佳光電特性，因此本設(shè)計(jì)首先要弄清楚電池光電特性的評(píng)價(jià)參數(shù)以及物理問(wèn)題的本質(zhì)根源。具體到每一層的厚度、載流子濃度。電池的轉(zhuǎn)換效率等。2. 每一本部分的材料選擇與設(shè)計(jì)電池是由多層功能薄膜層實(shí)現(xiàn)的，每一層薄膜層的材料不同，光電特性差別大，選擇合適的材料對(duì)電池的最終性能影響很大。3. 制備工藝與設(shè)備選擇每一層薄膜時(shí)如何制備出來(lái)的，制備工藝、制備設(shè)備等工藝參數(shù)對(duì)每層薄膜質(zhì)量、光電特性的影響。4. 光電特性優(yōu)化合理的結(jié)構(gòu)與工藝才能得到最佳的電池產(chǎn)品