《光伏電池原理與工藝》教學(xué)大綱

1、光伏電池原理與工藝課程教學(xué)大綱（總學(xué)時(shí)數(shù)：56，學(xué)分?jǐn)?shù)：3.5）一、課程的性質(zhì)、目的和任務(wù)本課程是新能源科學(xué)與工程專業(yè)的一門專業(yè)基礎(chǔ)課。本課程的教學(xué)任務(wù)和目的，系統(tǒng)地給學(xué)生講解包括太陽輻射的特性，半導(dǎo)體材料與P-N結(jié)基礎(chǔ)，太陽能電池的原理，晶硅太陽能電池，非晶硅薄膜太陽能電池，染料敏化太陽能電池，硅基薄膜太陽能電池，太陽能電池的結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)，光伏電池的互聯(lián)與組件的裝配，化合物太陽能電池等。通過本課程的學(xué)習(xí)使得學(xué)生掌握從事光伏電池、組件生產(chǎn)所必須的基礎(chǔ)知識(shí)與理論及應(yīng)用技能。二、課程基本內(nèi)容和要求（一）概論介紹可再生能源的意義以及發(fā)展太陽能電池的必要性，了解太陽光譜、太陽能輻射以及各種太陽能電池種類

2、、技術(shù)概論與目前的市場(chǎng)評(píng)價(jià)，掌握太陽能電池的研究及發(fā)展現(xiàn)狀。（二）太陽能電池的半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)了解半導(dǎo)體材料、晶體結(jié)構(gòu)與能帶結(jié)構(gòu)、電子傳輸性質(zhì)，本征半導(dǎo)體與非本征半導(dǎo)體、半導(dǎo)體結(jié)，理解半導(dǎo)體與光的相互作用，載流子復(fù)合過程，半導(dǎo)體器件物理學(xué)的基本方程，半導(dǎo)體p-n結(jié)構(gòu)與特性，半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)，肖特基結(jié)。（三）太陽能電池的基本原理、損失與測(cè)定 掌握太陽能電池基本工作原理、效率損失、電性能參數(shù)、等效電路、電池效率的測(cè)定環(huán)境，串聯(lián)電阻與并聯(lián)電阻的來源。（四）結(jié)晶硅太陽能電池器件與制造工藝掌握多晶硅原料制造技術(shù)、單晶硅片制造技術(shù)、多晶硅片制造技術(shù)、晶硅太能電池的種類與結(jié)構(gòu)、電池制備工藝以及電池的設(shè)計(jì)，掌握太陽

3、能電池組件封裝、電路設(shè)計(jì)，相同特性的電池、非相同特性的電池組件的特性。（五）非晶硅薄膜太陽能電池了解非晶硅薄膜太陽能電池的發(fā)展背景，掌握非晶硅材料的結(jié)構(gòu)與特性，非晶硅材料的光致衰退現(xiàn)象，非晶硅薄膜硅太陽能電池的結(jié)構(gòu)、制備與特性，非晶硅薄膜太陽能電池的封裝技術(shù)。（六）前瞻硅基薄膜太陽能電池了解結(jié)晶硅薄膜太陽能電池的發(fā)展背景，掌握結(jié)晶硅薄膜電池的種類、制備技術(shù)，微晶硅薄膜、多晶硅薄膜的制備技術(shù)，大面積硅基薄膜制備技術(shù)，硅基薄膜太陽能電池的發(fā)展趨勢(shì)。（七）染料敏化太陽能電池了解染料敏化太陽能電池的發(fā)展歷史，掌握染料敏化太陽能電池的基本組成、工作原理與制備，染料敏化太陽能電池的研究重點(diǎn)與專利探討，以及

4、國際研發(fā)現(xiàn)狀。（八）化合物太陽能電池掌握化合物半導(dǎo)體，碲化鎘太陽能電池，銅銦硒太陽能電池，-族太陽能電池聚光太陽能電池的基本原理、機(jī)構(gòu)與制備工藝，以及未來發(fā)展趨勢(shì)。（九）次世代太陽能電池了解多結(jié)、多帶隙及疊層太陽能電池，中間帶隙太陽能電池，熱載流子太陽能電池，頻譜轉(zhuǎn)換太陽能電池，有機(jī)太陽能電池、塑料太陽能電池，納米結(jié)構(gòu)太陽能電池的基本原理、機(jī)構(gòu)與制備工藝，以及未來發(fā)展趨勢(shì)。三、學(xué)時(shí)分配表序號(hào)教學(xué)內(nèi)容授課實(shí)驗(yàn)小計(jì)1概論222太陽能電池的半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)663太陽能電池的基本原理、損失與測(cè)定64104結(jié)晶硅太陽能電池器件與制造工藝102125 非晶硅薄膜太陽能電池666前瞻硅基薄膜太陽能電池667染

5、料敏化太陽能電池448化合物太陽能電池669次世代太陽能電池44合計(jì)50656四、課內(nèi)實(shí)踐項(xiàng)目表序號(hào)項(xiàng)目名稱內(nèi)容要求學(xué)時(shí)數(shù)1太陽能電池I-V特性及其轉(zhuǎn)換效率測(cè)試太陽能電池片的輸出電壓特性、短路電流特性，電流-電壓特性曲線，及最大輸出功率、填充因子測(cè)試與計(jì)算。掌握太陽能電池片的電流-電壓特性測(cè)試方法。22太陽能電池組件的輸出特性太陽能電池組件的輸出電壓特性、短路電流特性，電流-電壓特性曲線，及最大輸出功率、填充因子測(cè)試與計(jì)算，轉(zhuǎn)換效率測(cè)量。掌握太陽能電池片的電流-電壓、功率-電壓特性測(cè)試方法。23太陽能電池板串、并聯(lián)開路電壓、短路電流的測(cè)試太陽能電池片各種串、并聯(lián)連接方式組成組件的轉(zhuǎn)換效率測(cè)量，

6、開路電壓、短路電流與光強(qiáng)的關(guān)系、P-V特性測(cè)試以及暗I-V特性測(cè)試。掌握太陽能電池片串、并聯(lián)連接方式對(duì)組件性能的影響。2合 計(jì)6五、課程考核考核分三個(gè)部分綜合評(píng)定：平時(shí)成績（包括課堂表現(xiàn)與課外作業(yè)）：20%；課內(nèi)實(shí)驗(yàn)室（包括實(shí)驗(yàn)預(yù)習(xí)情況、預(yù)習(xí)報(bào)告質(zhì)量、實(shí)驗(yàn)過程表現(xiàn)）：20%；期末考試成績：60%。六、有關(guān)說明（一）先修課程本課程要求學(xué)生主修完大學(xué)物理、半導(dǎo)體物理、材料科學(xué)基礎(chǔ)、工程熱力學(xué)、電子技術(shù)基礎(chǔ)、新能源概論概論等專業(yè)基礎(chǔ)課程后開設(shè)。（二）推薦教材與主要參考書教材：1翁敏航，太陽能電池材料、制造、檢測(cè)技術(shù)，科學(xué)出版社，20132楊德仁，太陽能電池材料，化學(xué)工業(yè)出版社，20103（澳）Martin A. Green, 太陽電池工作原理、工藝與系統(tǒng)應(yīng)用，上海交通大學(xué)出版社，2010參考書：1趙富鑫，魏彥章主編