02太阳能电池

太阳能电池课程教学大纲一、课程基本信息课程编号 13103214 课程类别 专业选修课程适应专业 材料物理总学时 54 总学分 3 课程简介 太阳能电池 是研究太阳能光伏发电技术的一门专业选修课。 本课程介绍了太阳能电池及太阳能发电系统的基本原理、 系统构成和实际应用， 包括太阳能发电的特点、 太阳能电池的原理及装置物性、 单晶硅太阳能电池和太阳能电池模板、 多晶硅太阳能电池、 非晶硅及微晶硅薄膜太阳能电池、 CIS 以及 CIGS系太阳能电池、Ⅲ - Ⅴ族太阳能电池、色素增感型太阳能电池、 太阳能在日常生活中的应用、 住宅用太阳光发电系统、 楼房用太阳光发电模板及其系统、空间太阳能发电所等等。授课教材 太阳电池及应用，赵富鑫、魏彦章主编，国防工业出版社， 1985 年。参考书目 [1] 太阳能发电原理与应用，冯多生，人民邮电出版社， 2007 年。[2] 最新图解太阳光发电大全 . 桑野等，日本工业调查会， 2009 年。[3] 新能源发电技术，王长贵、崔容强等主编，中国电力出版社， 2003 年。[4] 太阳能，王长贵、崔容强编著，能源出版社， 1985 年。[5] 太阳能使用工程技术，喜文化主编，兰州大学出版社， 2001 年。二、课程教育目标太阳能电池 是近几十年兴起的物理学、 化学和材料学多学科交叉领域， 是材料物理及其相近专业非常重要的选修课。 课程强调对各种太阳能电池的研究方法、 物理图象的理解。学生通过本课程的学习要求掌握太阳能电池的基本概念、 基本原理和方法， 了解它们的应用，为学生进一步学习专业课和毕业后从事科研和高新技术工作打下坚实的基础。三、教学内容与要求第一章 太阳能电池的原理及装置物性教学重点 太阳能电池的原理教学难点 P-N 结的形成和光伏效应及太阳电池的工作原理教学时数 6 学时教学内容 1、 半导体的光吸收和光传导效率 、半导体的光电效应2、 太阳能电池的原理及能量转换效率、理论极限效率和太阳能电池的损失3、 高效率化技术及其装置物性教学方式 课堂讲授教学要求 理解半导体的入射光与固体的原子的电子如何产生相互作用， 以及光能转化成电能的基本过程。掌握 pn 结太阳能电池的结构及工作原理及光能转化电能的效率及损耗部分。了解转化效率方程与等价电路的关系， 不同波长的光响应收集效率的定义和各种太阳能电池结的构成。第二章 单晶硅太阳能电池和太阳能电池模板教学重点 单晶硅太阳能电池光电转化的原理教学难点 材料的不同制备方法教学时数 6 学时教学内容 1、 单晶硅太阳能硅片的制造方法、 HIT 太阳能电池片及其制造方法2、 大面积太阳能电池模板、采光型太阳能电池模板3、 超高效率太阳能电池教学方式 课堂讲授教学要求 理解单晶硅太阳能电池基本性质、 电池结构。 理解单晶硅太阳能电池的特点。 了解太阳电池的分类方法（按电池材料、电池结构及技术成熟程度）、制备过程及电池结构。第三章 多晶硅太阳能电池教学重点 光电转化效率教学难点 能量转换效率教学时数 6 学时教学内容1、 多晶硅铸模的制造技术2、 多晶硅太阳能电池的高效率化技术3、 多晶硅薄膜太阳能电池的开发教学方式 课堂讲授教学要求 掌握多晶硅太阳能电池基本组成及其工作原理。 理解多晶硅的结构特性。 比较单晶硅和多晶硅电池的优点和缺点。第四章 非晶硅及微晶硅薄膜太阳能电池教学重点 薄膜太阳电池材料的基本性质教学难点 薄膜太阳电池材料的基本性质教学时数 6 学时教学内容 1、 Si 系薄膜的制作、物性和太阳能电池装置2、 非晶硅太阳能电池及其性能、薄膜微晶硅太阳能电池及其性能3、 非晶硅 微晶硅型串联太阳能电池教学方式 课堂讲授教学要求 掌握 Si 系薄膜太阳能电池的装置。理解各类薄膜太阳电池材料（非晶硅薄膜、多晶硅薄膜、砷化镓薄膜、 CdTe和 CdS薄膜、铜铟（镓）硒薄膜、燃料敏化纳米薄膜）的基本性质、制备过程及电池结构。理解各类薄膜太阳电池材料（非晶硅薄膜、多晶硅薄膜、砷化镓薄膜） 。了解太阳电池的分类。第五章 CIS 以及 CIGS系太阳能电池教学重点 CIS 以及 CIGS系半导体的物性教学难点 CIS 以及 CIGS系太阳能电池基本性质教学时数 6 学时教学内容 1、 CIS 以及 CIGS系半导体的基础物性及其特性2、 CIS 以及 CIGS系太阳能电池的结合形式与制法3、 模板制造法及其规模生产技术以及 RD领域的新进展教学方式 课堂讲授教学要求 理解半导体禁带宽度控制的方法。掌握 CIS 以及 CIGS系太阳能电池的特点。了解 CIS以及 CIGS系太阳能电池的结合形式与制法。第六章 Ⅲ -V 族太阳能电池教学重点 掌握Ⅲ -Ⅴ族元素的性质教学难点 Ⅲ -V 族材料特性教学时数 6 学时教学内容 1、 Ⅲ -Ⅴ族半导体太阳能电池所用材料的特点2、 GaAs 系太阳能电池片的结构及其制法3、 超高效率多结太阳能电池及其构成、 聚光型太阳能电池技术及其现状、 RD 领域的新进展教学方式 课堂讲授教学要求 掌握Ⅲ - Ⅴ族元素半导体所构成的太阳能电池。理解半导体内晶格发生的缺陷，导致电池的输出功率下降。了解太阳能电池材料的技术开发，实现高效率、低成本太阳能电池的影响。第七章 色素增感型太阳能电池教学重点 染料敏化太阳电池的基本性质、制备及其结构教学难点 光电转化原理教学时数 9 学时教学内容 1、 色素增感型太阳能电池的特征、基本原理和理论可达效率2、 色素增感型太阳能电池的结构和制造方法3、色素增感型太阳能电池技术的现状和性能、 RD领域的新进展教学方式 课堂讲授教学要求 掌握增感型太阳能电池的光伏效应及太阳电池的工作原理。 理解电池内部光电转化过程、结构和制作方法。了解电池制作每一个工艺过程和制作后的检测方法。第八章 住宅用太阳光发电系统教学重点 独立光伏发电系统及光伏发电系统在日常生活领域中的应用教学难点 独立光伏发电系统教学时数 9 学时教学内容 1、 住宅用太阳光发电系统设置方法的种类2、 独立型系统和联系型系统、动力调节器3、发展方向教学方式 课堂讲授教学要求 掌握独立光伏发电系统在户用领域、 照明系统、 交通工具电源系统中的应用； 掌握并网光伏发电系统在分布式屋顶光伏系统及集中式大型光伏电站中的应用； 掌握光伏组件的特殊应用光伏建筑一体化（ BIPV）。 理解独立光伏发电系统在住宅使用利弊。了解太阳能光伏发电系统在住宅中的一些典型工程应用。四、作业该课程原则上每次课都布置作业，除了教材中的习题，也可以补充一些典型习题。五、考核方式与成绩评定考核方式考试。成绩评定综合考试成绩、平时作业、考勤情况，按百分制评定。考试成绩占 70，平时成绩占 30。执笔人责任人2013 年 8 月