《太陽能電池原理與技術(shù)》課程教學(xué)大綱

《太陽能電池原理與技術(shù)》教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱太陽能電池原理與技術(shù)PrinciplesandTechnologyofSolarCells課程編碼SCC610321020開課院部理學(xué)院課程團(tuán)隊(duì)太陽能電池原理與器件學(xué)分2.0課內(nèi)學(xué)時32講授32實(shí)驗(yàn)0上機(jī)0實(shí)踐0課外學(xué)時0適用專業(yè)光電信息科學(xué)與工程授課語言中文先修課程光電材料與器件課程簡介（限選）《太陽能電池原理與技術(shù)》是光電信息科學(xué)與工程專業(yè)本科學(xué)生的專業(yè)限選課程，對有志于從事新能源領(lǐng)域的學(xué)生有重要意義。本課程主要內(nèi)容包括太陽能電池發(fā)展歷史與現(xiàn)狀、太陽輻射的概況與描述、太陽能電池的基本原理、不同太陽能電池的基本構(gòu)成、太陽能電池的制作工藝、光伏系統(tǒng)的部件及設(shè)計(jì)、系統(tǒng)安裝調(diào)試與維護(hù)以及在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的主要考慮。該課程既講授太陽能電池的基本原理，又結(jié)合不同太陽能電池的發(fā)展及當(dāng)前前沿，不僅使學(xué)生對于太陽能電池的原理與技術(shù)有較為全面的認(rèn)識，還能讓學(xué)生在太陽能電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的學(xué)習(xí)與討論中體會科研創(chuàng)新的思維方式，提高學(xué)生分析問題與解決問題、理論聯(lián)系實(shí)際的能力，開闊思路，激發(fā)探索和創(chuàng)新精神，進(jìn)而培養(yǎng)其創(chuàng)新能力。在課程的學(xué)習(xí)中也使學(xué)生認(rèn)識到能源短缺帶來的危機(jī)，能夠在將來充分的發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢，更好的利用以及更好的服務(wù)于太陽能等新能源行業(yè)。課程教學(xué)中結(jié)合太陽能電池等新能源發(fā)展情況將價(jià)值觀、科學(xué)的方法論等思政元素融入教學(xué)培養(yǎng)學(xué)生正確的價(jià)值觀及良好的科學(xué)素養(yǎng)。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.負(fù)責(zé)人大綱執(zhí)筆人審核人二、課程目標(biāo)序號代號課程目標(biāo)OBE畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)任務(wù)自選1M1目標(biāo)1：能夠理解并掌握太陽能電池的基本原理、技術(shù)和典型光伏電池的生產(chǎn)過程，并能對典型的太陽能電池進(jìn)行相關(guān)問題的分析與表述。是1.31.32M2目標(biāo)2：能夠利用太陽能電池的相關(guān)原理與技術(shù)，分析不同太陽能電池的經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性和安全性，識別和判斷復(fù)雜光伏系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)及技術(shù)，進(jìn)而分析相關(guān)問題及其解決方案。是2.12.13M3目標(biāo)3：能夠關(guān)注太陽能技術(shù)的相關(guān)前沿發(fā)展，就當(dāng)前光伏系統(tǒng)中的機(jī)理與問題給出分析與解釋，并具備在公開場合進(jìn)行交流的能力。是4.14.14M4目標(biāo)4：了解我國關(guān)于太陽能等新能源及電力系統(tǒng)的國家政策與法律法規(guī)以及相應(yīng)的國家標(biāo)準(zhǔn)，了解不同太陽能電池的發(fā)展前景與趨勢。是6.16.1三、課程內(nèi)容序號章節(jié)號標(biāo)題課程內(nèi)容/重難點(diǎn)支撐課程目標(biāo)課內(nèi)學(xué)時教學(xué)方式課外學(xué)時課外環(huán)節(jié)1第一章第一章緒論本章的重點(diǎn)、難點(diǎn)：光伏發(fā)電的特點(diǎn)，及開發(fā)應(yīng)用光伏發(fā)電的意義。M1,M4////21.11.1利用太陽能的意義教學(xué)大綱簡介，理解能源危機(jī)、開發(fā)利用太陽能的戰(zhàn)略意義。M10.5講授2自學(xué)教學(xué)大綱31.21.2太陽能發(fā)電的特點(diǎn)太陽能發(fā)電的優(yōu)點(diǎn)；太陽能發(fā)電的缺點(diǎn)。M10.5講授//41.31.3太陽能電池發(fā)展?fàn)顩r光伏發(fā)展歷史；光伏市場現(xiàn)狀。M10.5講授//51.41.4光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)劃國際上發(fā)達(dá)國家的規(guī)劃；我國的規(guī)劃。M40.5講授//6第二章第二章太陽輻射本章的重點(diǎn)、難點(diǎn)：天球坐標(biāo)，太陽輻射量的計(jì)算。M1,M2////72.12.1太陽概況太陽的結(jié)構(gòu)與組成；太陽輻射。M11講授//82.22.2日地運(yùn)動與天球坐標(biāo)日地運(yùn)動概述；天球坐標(biāo)。M12講授//92.32.3太陽輻射量大氣層外的太陽輻射；到達(dá)地面的輻射；地表傾斜面上的太陽輻射。M1,M22講授//10第三章第三章晶體硅太陽電池的基本原理本章的重點(diǎn)、難點(diǎn)：P-N結(jié)的構(gòu)成，光伏效應(yīng)，太陽能電池的電學(xué)特性。M1,M2////113.13.1太陽電池分類太陽能電池的分類。M10.5講授//123.23.2太陽電池的工作原理能帶結(jié)構(gòu)；半導(dǎo)體；光生伏特效應(yīng)；太陽電池的基本工作原理。M1,M2,M31講授2查閱文獻(xiàn)133.33.3太陽電池的電學(xué)特性標(biāo)準(zhǔn)測試條件；等效電路；太陽電池的主要技術(shù)參數(shù)及影響轉(zhuǎn)換效率的因素M2,M34講授、討論、翻轉(zhuǎn)課堂//14第四章第四章薄膜太陽電池本章的重點(diǎn)、難點(diǎn)：薄膜太陽電池的原理、分類及制造工藝M1,M2////154.14.1非晶硅太陽電池薄膜太陽電池的特點(diǎn)、非晶硅太陽電池的結(jié)構(gòu)、特性及制造M1,M2,M33講授、討論2查閱文獻(xiàn)164.24.2碲化鎘太陽電池碲化鎘太陽電池的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)與制造。M2,M31講授、討論//174.34.3銅銦鎵硒太陽電池銅銦鎵硒太陽電池的特點(diǎn)、結(jié)構(gòu)與制造。M1,M21講授//184.44.4染料敏化太陽電池染料敏化太陽電池的基本概念、特點(diǎn)。M1,M20.5講授//194.54.5有機(jī)半導(dǎo)體太陽電池有機(jī)半導(dǎo)體太陽電池的特點(diǎn)M1,M20.5講授//20第五章第五章聚光太陽電池本章的重點(diǎn)、難點(diǎn)：聚光太陽電池的特點(diǎn)、部件及系統(tǒng)。M2,M3////215.15.1聚光光伏發(fā)電的特點(diǎn)聚光光伏的優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)0.3M20.3講授//225.25.2聚光光伏部件與系統(tǒng)聚光太陽電池、聚光器、太陽跟蹤器、散熱系統(tǒng)。M2,M32講授//235.35.3聚光光伏發(fā)電前景聚光光伏的發(fā)展前景。M30.2講授2查閱資料24第六章第六章太陽電池的制造本章的重點(diǎn)、難點(diǎn)：太陽電池制造的關(guān)鍵步驟及各種工藝。M1,M2,M3////256.16.1硅材料的制備硅材料制備的不同方法。M10.5講授//266.26.2單晶硅制備直拉單晶法；區(qū)溶法；磁拉法M21講授//276.36.3多晶硅的制備鑄錠多晶硅；硅帶法。M21講授//286.46.4硅片的制備切片；表面處理M21講授//296.56.5晶體硅太陽電池的制造擴(kuò)散制節(jié)；刻蝕；制作減反膜；制作電極；測試M2,M31講授、討論//306.66.6太陽電池組件的封裝封裝材料；封裝工序M21講授//31第七章第七章光伏系統(tǒng)部件本章的重點(diǎn)、難點(diǎn)：光伏系統(tǒng)各種部件的作用、安裝及工作原理。M1,M2////327.17.1太陽電池方陣、二極管太陽能電池的方陣、二極管的安裝特點(diǎn)及作用。M10.3講授//337.27.2儲能裝置主要儲能技術(shù)；蓄電池。M10.7講授//347.37.3控制器控制器的類型、功能、技術(shù)指標(biāo)。M1,M20.5講授//357.47.4逆變器逆變器的分類和技術(shù)指標(biāo)。M20.5講授//36第八章第八章光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)本章的重點(diǎn)、難點(diǎn)：光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則和方法。M1,M2////378.18.1光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體目標(biāo)不同光伏系統(tǒng)的總體目標(biāo)。M10.3講授//388.28.2并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)容量設(shè)計(jì)；與電網(wǎng)的連接；設(shè)計(jì)步驟。M1,M21.2講授//398.38.3離網(wǎng)光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基本設(shè)計(jì)原則；方陣傾角的選擇；各種類型負(fù)載光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。M21講授//408.48.4光伏系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)現(xiàn)場總體部署；配電房及電氣設(shè)計(jì)；輔助設(shè)備的選配。M21講授//41第九章第九章光伏系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及維護(hù)本章的重點(diǎn)、難點(diǎn)：光伏系統(tǒng)的調(diào)試。M20/2自學(xué)429.19.1對光伏系統(tǒng)安裝人員的要求及光伏系統(tǒng)的安裝對光伏系統(tǒng)安裝人員的要求及光伏系統(tǒng)的安裝M20/1自學(xué)439.29.3光伏系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)及管理光伏系統(tǒng)的調(diào)試、維護(hù)及管理。M20/1自學(xué)四、考核方式序號考核環(huán)節(jié)操作細(xì)節(jié)總評占比1平時表現(xiàn)1.上課記錄考勤及學(xué)生課堂表現(xiàn)情況，結(jié)課時綜合學(xué)生考勤、在課上的認(rèn)真程度及討論的參與程度等表現(xiàn)進(jìn)行綜合打分，成績采用百分制。2.考核學(xué)生聽課的投入情況以及對于課上問題討論參與的積極性。10%2專題討論1.針對課程內(nèi)容安排2-3次分組專題討論。2.成績采用百分制，各組根據(jù)其余組討論交流情況給該組評分，同一組中成員成績一致。3.考核學(xué)生利用太陽能電池基本理論對太陽能電池及系統(tǒng)相關(guān)問題進(jìn)行分析討論、歸納總結(jié)的能力，以及理論聯(lián)系實(shí)際的能力。20%3大作業(yè)1.本課程要求每個同學(xué)對太陽能電池當(dāng)前的研究熱點(diǎn)問題進(jìn)行文獻(xiàn)查閱及整理，進(jìn)而提出自己的設(shè)想和思路，培養(yǎng)其學(xué)習(xí)能力和創(chuàng)新能力。2.根據(jù)撰寫論文的前沿性、邏輯性和語言表達(dá)及提出的創(chuàng)新設(shè)想的科學(xué)性進(jìn)行評分，主要考核學(xué)生的文獻(xiàn)閱讀與整理及創(chuàng)新能力。20%4期末考試1.開卷考試，成績采用百分制，卷面成績總分100分。2.主要考核學(xué)生對太陽能電池原理與技術(shù)基本知識的掌握能力，學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識分析問題、解決問題的能力，題型主要有簡答題、分析題、計(jì)算題等。50%五、評分細(xì)則序號課程目標(biāo)考核環(huán)節(jié)大致占比評分等級1M1平時表現(xiàn)10%A-全勤，課上精神狀態(tài)飽滿，回答問題準(zhǔn)確，積極參與課上討論B-缺勤1次，課上精神狀態(tài)良好，問題回答較好，較積極的參與課上討論及回答問題C-缺勤2-3次，課上精神狀態(tài)一般，問題回答一般，課上討論參與度一般，回答問題有誤.D-缺勤3次以上，課上精神狀態(tài)較差，幾乎不參與課上討論，回答問題不對2M1專題討論20%A-資料準(zhǔn)備充分，ppt制作思路清晰、語言表達(dá)準(zhǔn)確，積極參與討論。B-結(jié)合專題查找資料準(zhǔn)備充分，ppt制作思路較清晰、語言表達(dá)較準(zhǔn)確，比較積極的參討論。C-結(jié)合專題查找資料準(zhǔn)備不夠充分，ppt制作思路不夠清晰、語言表達(dá)較準(zhǔn)確，但是能夠比較積極的參與討論。D-結(jié)合專題查找資料準(zhǔn)備不充分，ppt制作思路不清晰、語言表達(dá)較準(zhǔn)確，幾乎不參與討論。3M1期末考試70%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）4M2平時表現(xiàn)10%A-全勤，課上精神狀態(tài)飽滿，回答問題準(zhǔn)確，積極參與課上討論B-缺勤1次，課上精神狀態(tài)良好，問題回答較好，較積極的參與課上討論及回答問題C-缺勤2-3次，課上精神狀態(tài)一般，問題回答一般，課上討論參與度一般，回答問題有誤.D-缺勤3次以上，課上精神狀態(tài)較差，幾乎不參與課上討論，回答問題不對5M2專題討論10%A-資料準(zhǔn)備充分，ppt制作思路清晰、語言表達(dá)準(zhǔn)確，積極參與討論。B-結(jié)合專題查找資料準(zhǔn)備充分，ppt制作思路較清晰、語言表達(dá)較準(zhǔn)確，比較積極的參討論。C-結(jié)合專題查找資料準(zhǔn)備不夠充分，ppt制作思路不夠清晰、語言表達(dá)較準(zhǔn)確，但是能夠比較積極的參與討論。D-結(jié)合專題查找資料準(zhǔn)備不充分，ppt制作思路不清晰、語言表達(dá)較準(zhǔn)確，幾乎不參與討論。6M2大作業(yè)10%A-緊跟前沿、熱點(diǎn)問題、思路清晰、語言表達(dá)準(zhǔn)確、能夠針對熱點(diǎn)問題提出自己獨(dú)到的創(chuàng)新性設(shè)想與研究方法。B-緊跟前沿、熱點(diǎn)問題、思路比較清晰、語言表達(dá)比較準(zhǔn)確、并且能夠針對熱點(diǎn)問題提出自己獨(dú)到的創(chuàng)新性設(shè)想與研究方法。C-接近前沿、問題、思路不夠清晰、語言表達(dá)不夠準(zhǔn)確、但能夠針對熱點(diǎn)問題提出自己的設(shè)想與研究方法。D-接近前沿、問題、思路不清晰、語言表達(dá)不準(zhǔn)確，不能夠針對熱點(diǎn)問題提出自己的設(shè)想與研究方法。7M2期末考試70%（見試卷評分標(biāo)準(zhǔn)）8M3專題討論50%A-資料準(zhǔn)備充分，ppt制作思路清晰、語言表達(dá)準(zhǔn)確，積極參與討論。B-結(jié)合專題查找資料準(zhǔn)備充分，ppt制作思路較清晰、語言表達(dá)較準(zhǔn)確，比較積極的參討論