《太陽(yáng)能電池材料》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱

《太陽(yáng)能電池材料》實(shí)驗(yàn)教學(xué)大綱一、課程基本情況課程代碼：101145223202課程名稱（中/英文）：太陽(yáng)能電池材料/SolarCellMaterials課程類別：專業(yè)方向特色課程課程性質(zhì)：專業(yè)選修課程課程類型：課程實(shí)驗(yàn)總學(xué)分：3總學(xué)時(shí)：48實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)：12適用專業(yè)：材料物理適用對(duì)象：本科先修課程：半導(dǎo)體物理與器件、材料研究與測(cè)試方法、固體物理、材料物理開課學(xué)院：材料科學(xué)與工程學(xué)院二、課程簡(jiǎn)介《太陽(yáng)能電池材料》課程實(shí)驗(yàn)主要考察太陽(yáng)能電池的工作原理、伏安特性曲線測(cè)試的基本方法以及數(shù)據(jù)分析方法。通過(guò)實(shí)驗(yàn)課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握太陽(yáng)能電池伏安特性曲線的測(cè)試及數(shù)據(jù)分析方法，提高學(xué)生對(duì)于理論知識(shí)的把握，提升學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣和動(dòng)手能力，有助于學(xué)生從事硅片、電池片、組件等光伏相關(guān)行業(yè)。通過(guò)分組合作實(shí)驗(yàn)的形式，加強(qiáng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)精神和協(xié)作能力，開拓學(xué)生的思維，提高學(xué)生創(chuàng)新能力。在開展實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，通過(guò)安全教育環(huán)節(jié)，使學(xué)生掌握安全科學(xué)理論方法，具備安全科學(xué)研究潛質(zhì)，能為國(guó)家富強(qiáng)、社會(huì)進(jìn)步做出貢獻(xiàn)的技術(shù)人才。三、實(shí)驗(yàn)教學(xué)目標(biāo)1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)教學(xué)使學(xué)生掌握硅基太陽(yáng)能電池的測(cè)試方法及基本工作原理。能夠針對(duì)太陽(yáng)能電池材料和組件設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和解釋，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，學(xué)會(huì)實(shí)驗(yàn)的方法，提高動(dòng)手能力。2．能夠針對(duì)光伏領(lǐng)域的復(fù)雜問(wèn)題設(shè)計(jì)解決方案，設(shè)計(jì)開發(fā)光伏材料與器件，對(duì)太陽(yáng)能電池材料與組件的性能做出合理評(píng)價(jià)。具有創(chuàng)新意識(shí)，在新能源材料與器件的復(fù)雜系統(tǒng)設(shè)計(jì)中有局部或整體創(chuàng)新。3．能夠應(yīng)用太陽(yáng)能電池的專業(yè)知識(shí)對(duì)光伏工程的復(fù)雜問(wèn)題進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和綜合，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)，并對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。培養(yǎng)學(xué)生合理分析數(shù)據(jù)的意識(shí)，養(yǎng)成良好的實(shí)驗(yàn)習(xí)慣和思維習(xí)慣。4．在太陽(yáng)能材料系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程中，能夠考慮社會(huì)、健康、安全以及環(huán)境等因素。四、實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目及學(xué)時(shí)安排序號(hào)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目名稱實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)實(shí)驗(yàn)類型實(shí)驗(yàn)要求每組人數(shù)備注1太陽(yáng)能電池性能測(cè)試4綜合性必做4-52太陽(yáng)能電池負(fù)載實(shí)驗(yàn)4綜合性必做4-53太陽(yáng)能控制器工作原理實(shí)驗(yàn)4綜合性必做4-5五、實(shí)驗(yàn)內(nèi)容實(shí)驗(yàn)一太陽(yáng)能電池性能測(cè)試實(shí)驗(yàn)?zāi)康模赫莆仗?yáng)能電池伏安特性曲線測(cè)試的基本原理，掌握電化學(xué)工作站測(cè)試太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線的方法，了解相關(guān)性能參數(shù)如開路電壓、短路電流、填充因子、轉(zhuǎn)換效率等，并能夠根據(jù)伏安曲線計(jì)算轉(zhuǎn)換效率。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：CHI660e電化學(xué)工作站實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：學(xué)會(huì)使用電化學(xué)工作站測(cè)試太陽(yáng)能電池的伏安特性曲線；掌握太陽(yáng)電池伏安特性曲線的分析方法，并會(huì)根據(jù)伏安特性曲線計(jì)算相關(guān)性能參數(shù)，如太陽(yáng)電池的最大功率、開路電壓、短路電流、填充因子、轉(zhuǎn)換效率等。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括樣品的組裝，電化學(xué)工作站的操作，性能曲線的分析。實(shí)驗(yàn)步驟為接好電極、打開工作站開關(guān)、打開CHI工作站控制界面、選擇測(cè)試技術(shù)、設(shè)置參數(shù)進(jìn)行運(yùn)行，最后保存曲線。實(shí)驗(yàn)二太陽(yáng)能電池負(fù)載實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馓?yáng)能電池的基本結(jié)構(gòu)和工作原理；了解太陽(yáng)能電池輸出電流、電壓與負(fù)載的關(guān)系，掌握太陽(yáng)能電池基本特性參數(shù)測(cè)試原理與方法；通過(guò)分析太陽(yáng)能電池基本特性參數(shù)測(cè)試數(shù)據(jù)，進(jìn)一步熟悉實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)分析與處理的方法。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：DH6521A型多功能太陽(yáng)能電池綜合特性測(cè)試儀實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：學(xué)會(huì)使用多功能太陽(yáng)能電池綜合特性測(cè)試儀測(cè)試不同光強(qiáng)和負(fù)載下太陽(yáng)能電池的輸出電流、電壓，對(duì)所得數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，通過(guò)填充因子等的計(jì)算掌握太陽(yáng)能電池的負(fù)載能力高低。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容包括多功能太陽(yáng)能電池綜合特性測(cè)試儀的操作，性能曲線的分析。實(shí)驗(yàn)步驟為光路高度調(diào)節(jié)、打開氙燈電源、調(diào)節(jié)濾色片的高度與出光口的高度一致、連接實(shí)驗(yàn)電路、通過(guò)改變負(fù)載電阻來(lái)測(cè)試太陽(yáng)能電池I-V特性曲線，最后求解不同光強(qiáng)、溫度下的開路電壓和閉路電流。實(shí)驗(yàn)三太陽(yáng)能控制器工作原理實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)?zāi)康模毫私馓?yáng)能電池的基本特性參數(shù)，主要有開路電壓、短路電流、峰值電壓、峰值電流、峰值功率、填充因子及轉(zhuǎn)換效率；了解太陽(yáng)能光伏電池的伏安特性及曲線繪制；掌握電池特性的測(cè)試與計(jì)算。實(shí)驗(yàn)設(shè)備：太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟：學(xué)會(huì)使用太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)量未加控制器直接驅(qū)動(dòng)的LED燈的電流和電壓及通過(guò)控制器調(diào)控后LED燈的電流和電壓，計(jì)算這兩種情況下的太陽(yáng)能電池輸出功率，能夠根據(jù)這兩者數(shù)據(jù)的差異分析控制器的作用。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容主要包括太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的操作和性能曲線的分析。實(shí)驗(yàn)步驟為連接好實(shí)驗(yàn)平臺(tái)與跟蹤系統(tǒng)之間的接線，打開總電源開關(guān)。用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線連結(jié)風(fēng)光互補(bǔ)控制器與蓄電池，使太陽(yáng)能控制器工作并觀察蓄電池當(dāng)前的電量狀態(tài)。打開模擬光源，用實(shí)驗(yàn)導(dǎo)線將四塊電池板并聯(lián)，然接入風(fēng)光互補(bǔ)控制器。將風(fēng)光互補(bǔ)控制器的輸出端經(jīng)過(guò)直流負(fù)載電流表接DC12V直流負(fù)載，觀察風(fēng)光互補(bǔ)控制充電電流和充電電壓的變化，以及蓄電池電壓和放電電流的變化，將數(shù)據(jù)填入表。六、實(shí)驗(yàn)報(bào)告格式實(shí)驗(yàn)名稱（一）實(shí)驗(yàn)?zāi)康模ǘ?shí)驗(yàn)設(shè)備（三）實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟（四）結(jié)果與分析（五）問(wèn)題討論七、考核方式（一）實(shí)驗(yàn)成績(jī)的構(gòu)成實(shí)驗(yàn)成績(jī)占本門課程總成績(jī)10%，參考實(shí)驗(yàn)考勤、實(shí)驗(yàn)操作及實(shí)驗(yàn)報(bào)告成績(jī)綜合給定。（二）評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)1.實(shí)驗(yàn)成績(jī)以五級(jí)制（優(yōu)、良、中、及格、不及格）填報(bào)，按比例記入該課程成績(jī)中。2.多個(gè)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目的最后要填報(bào)平均成績(jī)。3.按照實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)書的具體要求，根據(jù)每個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)前的預(yù)習(xí)準(zhǔn)備，實(shí)驗(yàn)過(guò)程的考查，實(shí)驗(yàn)操作情況及實(shí)驗(yàn)報(bào)告的質(zhì)量，綜合給出實(shí)驗(yàn)成績(jī)。4.實(shí)驗(yàn)評(píng)分應(yīng)包括三個(gè)方面：（1）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及實(shí)驗(yàn)紀(jì)律占20%；（2）實(shí)驗(yàn)操作占40%；（3）實(shí)驗(yàn)報(bào)告40%。評(píng)分等級(jí)：評(píng)定成績(jī)分優(yōu)、良、中、及格和不及格五個(gè)等級(jí)。優(yōu)：90分以上，良：80-89分，中：70-79分，及格：60-69分，不及格：59分以下。實(shí)驗(yàn)成績(jī)考核評(píng)定表考核環(huán)節(jié)考核結(jié)果及標(biāo)準(zhǔn)評(píng)估項(xiàng)目及權(quán)重優(yōu)秀（90~100分）良好（80~90分）中等（70~80分）及格（60~70分）不及格（＜60分）實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)及實(shí)驗(yàn)紀(jì)律（20%）實(shí)驗(yàn)前能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，提前預(yù)習(xí)，掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，掌握實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程，遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律。實(shí)驗(yàn)前能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，提前預(yù)習(xí)，較好的掌握實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、掌握實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程，遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律。實(shí)驗(yàn)前能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，提前預(yù)習(xí)，了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程，較好地遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律。實(shí)驗(yàn)前能夠按照實(shí)驗(yàn)要求，提前預(yù)習(xí)，基本了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程，較好地遵守實(shí)驗(yàn)紀(jì)律。實(shí)驗(yàn)前未能按照實(shí)驗(yàn)要求，未提前預(yù)習(xí)，不了解實(shí)驗(yàn)內(nèi)容、未能掌握實(shí)驗(yàn)安全操作規(guī)程。實(shí)驗(yàn)操作（40%）操作敏捷規(guī)范，能夠按照指導(dǎo)老師和實(shí)驗(yàn)講義的要求，主動(dòng)、按時(shí)完成實(shí)驗(yàn)，并且未出現(xiàn)實(shí)驗(yàn)失誤操作較敏捷規(guī)范，能夠按照指導(dǎo)老師和實(shí)驗(yàn)講義的要求，主動(dòng)完成實(shí)驗(yàn)，未出現(xiàn)明顯實(shí)驗(yàn)失誤。操作基本敏捷規(guī)范，能夠按照指導(dǎo)老師和實(shí)驗(yàn)講義的要求完成實(shí)驗(yàn)。操作不規(guī)范，但是能夠按照指導(dǎo)老師和實(shí)驗(yàn)講義的要求完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)中嚴(yán)重違章違紀(jì)，無(wú)法完成實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)報(bào)告（40%）實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)構(gòu)完整，報(bào)告內(nèi)容準(zhǔn)確、具體，實(shí)驗(yàn)記錄清楚詳細(xì)，有自己的見解，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行合理分析，得出結(jié)論，能正確獨(dú)立的解答思考題。實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)構(gòu)較完整，報(bào)告內(nèi)容較準(zhǔn)確、具體，實(shí)驗(yàn)記錄比較清楚，有一定的見解，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行較合理的分析，能正確解答思考題。實(shí)驗(yàn)報(bào)告結(jié)構(gòu)基本完整，報(bào)告內(nèi)容基本準(zhǔn)確，實(shí)驗(yàn)記錄基本清楚，缺乏自己的見解，能夠根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、結(jié)果和數(shù)據(jù)進(jìn)行基本的分析，能正確解答思考題。有實(shí)驗(yàn)記錄，能分析實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)的現(xiàn)象和結(jié)果，并回答思考