《太陽能光伏發(fā)電技術(shù)》課程標(biāo)準(zhǔn)

1、 精品課程太陽能光伏發(fā)電技術(shù)課程教學(xué)大綱適用專業(yè)：太陽能光電應(yīng)用技術(shù)專業(yè)應(yīng)用電子（太陽能光電應(yīng)用技術(shù)方向） 二一一年三月太陽能光伏學(xué)課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程編號課程名稱太陽能光伏學(xué)課程英文名稱Photovoltaics of Solar cells總學(xué)時(shí)數(shù)42授課學(xué)時(shí)36實(shí)踐學(xué)時(shí)6實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)習(xí)題課學(xué) 時(shí)設(shè)計(jì)學(xué)時(shí)學(xué) 分3開課單位海南技術(shù)學(xué)院交通與信息學(xué)院適用專業(yè)統(tǒng)招專科：太陽能光電應(yīng)用技術(shù)專業(yè)先修課程電工電子課程類別職業(yè)技術(shù)模塊選用教材沈輝主編的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)（自編教材，出版中）主要教學(xué)參考書1、 楊金煥主編的太陽能光伏發(fā)電應(yīng)用技術(shù)，電子工業(yè)出版社，2009。2、 偉納姆（澳）主編、狄

2、大衛(wèi)翻譯的應(yīng)用光伏學(xué)，上海交通大學(xué)出版社，2008。3、 趙爭鳴主編的太陽能光伏發(fā)電及其應(yīng)用，科學(xué)出版社，2007。4、 楊德仁主編的太陽電池材料，化學(xué)工業(yè)出版社，2008。本課程 任務(wù)和 目的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)是材料類專業(yè)研究太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的一門專業(yè)必修課。開設(shè)本課程的目的是使學(xué)生獲得必要的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)的基本理論、基本知識和基本技能，為從事光伏方向的技術(shù)工作，學(xué)習(xí)后續(xù)課程打下基礎(chǔ)。其任務(wù)是使學(xué)生掌握太陽電池材料的制備技術(shù)、表征手段以及太陽能光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與國民經(jīng)濟(jì)各領(lǐng)域的應(yīng)用，能夠進(jìn)行基本的太陽電池性能測試及太陽電池組件封裝，并具備太陽能光伏系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計(jì)的技能和簡單獨(dú)立光伏系統(tǒng)的典

3、型應(yīng)用。教學(xué)大綱制訂單位材料系材料科學(xué)與工程教研室教學(xué)大綱制訂時(shí)間2010-8-5二、課程內(nèi)容及基本要求第一章：太陽能及其利用概述課程內(nèi)容：1、能源的四種分類方式以及人類利用能源的歷程；能源危機(jī)的由來以及開發(fā)利用可再生能源（如太陽能）對于緩解能源危機(jī)的重要意義。2、化石燃料利用引起的全球“溫室效應(yīng)”后果以及開發(fā)利用可再生能源（如太陽能）對于保護(hù)生態(tài)環(huán)境的重要意義。3、全球無電人口的現(xiàn)狀以及開發(fā)利用可再生能源（如太陽能）對于促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、改善民生的重要意義。4、太陽能資源“取之不盡、用之不竭”的原因以及太陽輻射能進(jìn)入地球的吸收情況。5、太陽常數(shù)的定義；太陽輻射的性質(zhì)以及太陽輻射光譜的分布；大氣質(zhì)

4、量的定義以及大氣透明度對太陽輻射的影響。6、世界太陽能資源分布情況以及中國太陽能資源分布情況。7、近代人類利用太陽能的7個(gè)階段。8、太陽能利用的4種基本方式：光熱利用、光電利用、光化利用及光生物利用。9、太陽能光伏發(fā)電相比于傳統(tǒng)發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)。10、世界太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r：包括太陽電池生產(chǎn)情況、光伏市場發(fā)展情況、光伏技術(shù)進(jìn)步情況以及各國出臺的光伏產(chǎn)業(yè)扶持計(jì)劃。11、中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r：包括太陽電池生產(chǎn)情況、光伏市場發(fā)展情況以及光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的各種挑戰(zhàn)。基本要求：1、掌握太陽能的利用方式及太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)，從而增強(qiáng)信心，大力發(fā)展太陽能光伏產(chǎn)業(yè)。2、理解開發(fā)利用太陽能對人類社

5、會發(fā)展的重要意義；理解太陽能資源“取之不盡，用之不竭”的原因；理解太陽輻射的光譜特點(diǎn)及太陽能資源在全世界的分布狀況。3、了解目前人類使用的能源類別及能源的供需情況現(xiàn)狀，主要是能源危機(jī)；了解近代人類利用太陽能的歷程；了解當(dāng)前世界及中國太陽能光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展?fàn)顩r。本章重點(diǎn): 能源分類及能源危機(jī)；“溫室效應(yīng)”及環(huán)境保護(hù)；太陽能的利用方式；太陽能光伏發(fā)電的優(yōu)缺點(diǎn)。本章難點(diǎn)：太陽能資源“取之不盡、用之不竭”的原因；太陽輻射的性質(zhì)以及太陽輻射光譜的分布；地面太陽輻射的估算。 第二章：太陽電池的工作原理及其特性課程內(nèi)容：1、半導(dǎo)體的特性：溫敏特性、摻雜特性及光敏特性。2、半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)：導(dǎo)帶、價(jià)帶及禁帶。3

6、、N型半導(dǎo)體的概念及P型半導(dǎo)體的概念；P-N結(jié)的形成。4、光伏效應(yīng)及太陽電池的工作原理。5、太陽電池的電特性，包括等效電路、伏安特性曲線、最大功率、開路電壓、短路電流、填充因子、轉(zhuǎn)換效率。6、太陽電池的外特性，包括光譜響應(yīng)及溫度特性。7、太陽電池的標(biāo)準(zhǔn)測試條件。8、太陽電池伏安特性測試原理、測試儀器與裝置及測試步驟。9、太陽電池光譜響應(yīng)測試原理及測試步驟。基本要求：1、掌握半導(dǎo)體的特性及其能帶結(jié)構(gòu)；掌握P-N結(jié)的形成；掌握光伏效應(yīng)及太陽電池的工作原理。2、理解N型半導(dǎo)體的概念及P型半導(dǎo)體的概念；理解太陽電池的電特性及外特性；理解太陽電池伏安特性測試原理及光譜響應(yīng)測試原理。3、了解太陽電池的標(biāo)準(zhǔn)

7、測試條件；了解太陽電池伏安特性測試步驟及光譜響應(yīng)測試步驟。本章重點(diǎn)：光伏效應(yīng)及太陽電池的工作原理；太陽電池的電特性及外特性；太陽電池的伏安特性測試及光譜響應(yīng)測試。本章難點(diǎn)：半導(dǎo)體的特性及其能帶結(jié)構(gòu)；P-N結(jié)的形成。 第三章：太陽電池的制備及其結(jié)構(gòu)課程內(nèi)容：1、太陽電池的分類方法（按電池材料、電池結(jié)構(gòu)及技術(shù)成熟程度）。2、晶體硅太陽電池的提純過程（西門子法、硅烷熱分解法及冶金法）。3、晶體硅太陽電池的拉棒過程（單晶硅的直拉單晶法及區(qū)熔法、多晶硅的鑄造法及硅帶法）。4、晶體硅太陽電池的切片過程（包括切斷、滾圓及切片）。5、晶體硅太陽電池的制電池過程（包括硅片的選擇、硅片的表面處理、擴(kuò)散制結(jié)、去除背

8、結(jié)、制作上下電極、腐蝕周邊、蒸鍍減反射膜及檢驗(yàn)測試）。6、晶體硅太陽電池的封裝過程（包括封裝結(jié)構(gòu)、材料及其工藝流程）。7、薄膜太陽電池的優(yōu)點(diǎn)及其種類。8、非晶硅薄膜太陽電池的基本性質(zhì)、制備及其結(jié)構(gòu)。9、多晶硅薄膜太陽電池的基本性質(zhì)、制備及其結(jié)構(gòu)。10、砷化鎵薄膜太陽電池的基本性質(zhì)、制備及其結(jié)構(gòu)。11、CdTe和CdS薄膜太陽電池的基本性質(zhì)、制備及其結(jié)構(gòu)。12、CIS和CIGS薄膜太陽電池的基本性質(zhì)、制備及其結(jié)構(gòu)。13、染料敏化納米薄膜太陽電池的基本性質(zhì)、制備及其結(jié)構(gòu)。14、第三代太陽電池（疊層太陽電池、量子點(diǎn)電池、多能帶電池、熱載流子電池、多載流子電池、熱光伏電池等）?；疽螅?、 掌握晶體

9、硅太陽電池的制造過程（提純過程、拉棒過程、切片過程、制電池過程、封裝過程）。2、理解各類薄膜太陽電池材料（非晶硅薄膜、多晶硅薄膜、砷化鎵薄膜、CdTe和CdS薄膜、銅銦（鎵）硒薄膜、燃料敏化納米薄膜）的基本性質(zhì)、制備過程及電池結(jié)構(gòu)。3、了解太陽電池的分類；了解第三代太陽電池的概念及其典型代表。本章重點(diǎn)：晶體硅太陽電池的制造過程。本章難點(diǎn)：各類薄膜太陽電池材料的基本性質(zhì)、制備過程及電池結(jié)構(gòu)。 第四章：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)概述課程內(nèi)容：1、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成及其工作原理。2、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的種類（獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)及混合光伏發(fā)電系統(tǒng)）。3、太陽電池方陣的連接方法；二極管

10、在太陽電池方陣中的作用；太陽電池方陣的安裝方式。4、蓄電池的基本構(gòu)造和工作原理；蓄電池的充放電特性。5、控制器的基本構(gòu)成；控制器對蓄電池充放電控制的工作原理。6、逆變器的工作原理；光伏并網(wǎng)逆變器及其孤島效應(yīng)?；疽螅?、掌握太陽電池方陣、蓄電池、控制器及逆變器在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的作用及其工作原理。2、理解太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的種類（獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)及混合光伏發(fā)電系統(tǒng)）。 3、了解太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的基本組成及其工作原理。本章重點(diǎn)：太陽電池方陣、蓄電池、控制器及逆變器在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中的作用及其工作原理。本章難點(diǎn)：二極管在太陽電池方陣中的作用；蓄電池的工作原理及其充放電

11、特性；孤島效應(yīng)。第五章：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)課程內(nèi)容：1、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括容量設(shè)計(jì)和硬件設(shè)計(jì)。2、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)的步驟；3、負(fù)載用電量的的估算（列出基本數(shù)據(jù)并確定負(fù)載功率）。4、蓄電池容量的設(shè)計(jì)（設(shè)計(jì)基本原理、蓄電池容量計(jì)算及蓄電池組的連接）。5、太陽電池方陣的設(shè)計(jì)（太陽日輻射量的計(jì)算、方陣最佳傾角及方陣容量的設(shè)計(jì)）。6、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)（包括電纜的選取、供電系統(tǒng)的基礎(chǔ)建設(shè)、方陣支架設(shè)計(jì)、接地和防雷設(shè)計(jì)）。7、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一些設(shè)計(jì)軟件（PV*SOL、RETSCREEN、PVSYST、SunnyDesign、Solar Pro、上海電力學(xué)院設(shè)計(jì)軟

12、件）。基本要求：1、掌握蓄電池容量的設(shè)計(jì)；掌握太陽電池方陣容量的設(shè)計(jì)。2、理解太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)內(nèi)容；理解太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)容量設(shè)計(jì)的步驟；理解負(fù)載用電量的的估算。3、了解太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)；了解太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一些設(shè)計(jì)軟件。本章重點(diǎn): 蓄電池容量的設(shè)計(jì)及太陽電池方陣容量的設(shè)計(jì)。本章難點(diǎn)：蓄電池容量計(jì)算及蓄電池組的連接；太陽日輻射量的計(jì)算、方陣最佳傾角及方陣容量的設(shè)計(jì)。第六章：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用課程內(nèi)容：1、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)在戶用領(lǐng)域的應(yīng)用。2、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)在光伏水泵系統(tǒng)中的應(yīng)用。3、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)在消費(fèi)性電子產(chǎn)品中的應(yīng)用。4、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)在光伏照明系統(tǒng)中的

13、應(yīng)用。5、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)在交通工具電源中的應(yīng)用。6、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)在自動化監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用。7、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)在通信基站領(lǐng)域中的應(yīng)用。8、獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)在聲屏障系統(tǒng)中的應(yīng)用。9、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在分布式屋頂中的應(yīng)用。10、并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在集中式光伏電站中的應(yīng)用。11、風(fēng)光互補(bǔ)混合光伏系統(tǒng)的應(yīng)用。12、光伏組件特殊應(yīng)用光伏建筑一體化（BIPV）（BIPV的概念、分類、特點(diǎn)、設(shè)計(jì)及其在國內(nèi)外應(yīng)用現(xiàn)狀）。13、太陽電池在太空領(lǐng)域的應(yīng)用。14、太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一些典型工程應(yīng)用（如廣州地區(qū)太陽能路燈、浙江慈溪天和家園小區(qū)43kWp屋頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)、西藏羊八井100kWp并網(wǎng)光伏電站、洛陽中

14、硅研發(fā)樓BIPV）?；疽螅?、掌握獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)在戶用領(lǐng)域、照明系統(tǒng)、交通工具電源系統(tǒng)中的應(yīng)用；掌握并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在分布式屋頂光伏系統(tǒng)及集中式大型光伏電站中的應(yīng)用；掌握光伏組件的特殊應(yīng)用光伏建筑一體化（BIPV）。2、理解獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)在光伏水泵系統(tǒng)、消費(fèi)性光伏電子產(chǎn)品、自動化光伏監(jiān)控系統(tǒng)、通信基站光伏系統(tǒng)、光伏聲屏障系統(tǒng)中的應(yīng)用；理解風(fēng)光互補(bǔ)混合光伏系統(tǒng)的應(yīng)用及太陽電池在太空領(lǐng)域的應(yīng)用。3、了解太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的一些典型工程應(yīng)用。本章重點(diǎn)：獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)及并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)在日常生活領(lǐng)域中的應(yīng)用。本章難點(diǎn)：光伏組件的特殊應(yīng)用光伏建筑一體化（BIPV）。 三、實(shí)踐環(huán)節(jié)及基本要求本課

15、程是一門理論性與實(shí)踐性都很強(qiáng)的一門課程，為保證課程的教學(xué)質(zhì)量，開設(shè)以下三個(gè)實(shí)驗(yàn)課，以利于學(xué)生對理論的理解，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，同時(shí)獲得一門實(shí)用技術(shù)。實(shí)驗(yàn)一：太陽電池性能測試實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：驗(yàn)證性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?、學(xué)會伏安特性測試儀的操作。2、掌握太陽電池伏安特性曲線的分析方法，并會根據(jù)伏安特性曲線計(jì)算相關(guān)性能參數(shù)（如太陽電池的最大功率、開路電壓、短路電流、填充因子、轉(zhuǎn)換效率等）。實(shí)驗(yàn)二：太陽電池組件封裝實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：演示性實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)?zāi)康募耙螅?、學(xué)會將單體太陽電池連接封裝成可發(fā)電的組件。2、掌握太陽電池封裝的材料及基本工藝流程。實(shí)驗(yàn)三：簡單獨(dú)立光伏系統(tǒng)的設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目性質(zhì)：設(shè)計(jì)性實(shí)驗(yàn)。實(shí)

16、驗(yàn)?zāi)康募耙螅?、學(xué)會使用一些典型的光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)軟件（如RETSCREEN），并學(xué)會將太陽電池組件、蓄電池、控制器及逆變器連接組成簡單的獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)。2、掌握蓄電池容量設(shè)計(jì)的方法及太陽電池方陣容量設(shè)計(jì)的方法。四、學(xué)時(shí)分配表：教學(xué)環(huán)節(jié)教學(xué)時(shí)數(shù)課程內(nèi)容講課實(shí)驗(yàn)實(shí)踐習(xí)題課討論課設(shè)計(jì)其他小計(jì)第一章：太陽能及其利用概述44第二章：太陽電池的工作原理及其特性628第三章：太陽電池的制備及其結(jié)構(gòu)12214第四章：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)概述44第五章：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)628第六章：太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用44共 計(jì)36642五、課程教學(xué)的有關(guān)說明1、自學(xué)內(nèi)容：對于以上注有“”符號的章節(jié)為學(xué)生自學(xué)內(nèi)容，教師可略講或不講。2、教學(xué)方法：（1）本課程既是一門理論性很強(qiáng)又是一門與實(shí)踐結(jié)合緊密的課程，因此在教學(xué)過程中一是要突出基本概念、基本原理和光伏系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的講解；二是要盡量結(jié)合獨(dú)立光伏系統(tǒng)及并網(wǎng)光伏系統(tǒng)在國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的典型應(yīng)用來增強(qiáng)學(xué)生對理論的理解；三是要求學(xué)生認(rèn)真上好實(shí)驗(yàn)課。（2）本課程運(yùn)用多媒體教學(xué)特點(diǎn)，開發(fā)仿真電子課件，進(jìn)行形象、直觀教學(xué)。3