《太陽能電池材料》課程教學(xué)大綱

《太陽能電池材料》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱太陽電池材料課程編號330020068課程性質(zhì)專業(yè)選修課課程類別專業(yè)課開課單位無機材料教研室授課學(xué)期第六學(xué)期學(xué)分/學(xué)時3/48課內(nèi)學(xué)時48理論授課48上機學(xué)時0課內(nèi)實踐0實驗學(xué)時0課外學(xué)時46適用專業(yè)新能源材料與器件是否雙語否先修課程《物理化學(xué)》、《電化學(xué)原理》、《新能源材料概論》、《材料制備新技術(shù)》后續(xù)課程《太陽能方向?qū)I(yè)綜合實驗》、畢業(yè)設(shè)計（論文）二、課程簡介太陽能電池材料課程是新能源材料與器件專業(yè)必修的專業(yè)選修課。通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生在學(xué)習(xí)半導(dǎo)體基礎(chǔ)理論及光伏電池的基本原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合該領(lǐng)域的進展，全面深入地學(xué)習(xí)晶體硅電池，硅基薄膜電池，Ⅲ-Ⅴ族化合物電池；CIGS電池，CdTe電池，染料敏化電池，有機電池等各種不同薄膜電池的光伏材料、電池結(jié)構(gòu)及其工藝特色和技術(shù)發(fā)展，為該領(lǐng)域培養(yǎng)適應(yīng)產(chǎn)業(yè)發(fā)生的工程技術(shù)人才。三、課程目標及對畢業(yè)要求指標點的支撐（一）課程目標通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達到以下目標：課程目標1.太陽能電池材料以培養(yǎng)具有一定理論知識和較強實踐能力的技術(shù)應(yīng)用型人才為目標。通過太陽能電池材料課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握太陽能電池材料性能及制備過程中的基本理論知識，為學(xué)生以后從事該方向的工作奠定基礎(chǔ)。課程目標2.通過課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識，努力實現(xiàn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。課程目標3.使學(xué)生能夠合理的設(shè)計太陽能電池方面的實驗，能夠正確評價新能源材料對社會經(jīng)濟、環(huán)境、安全和可持續(xù)發(fā)展的影響。理解工程人員應(yīng)承擔(dān)的社會責(zé)任，并能采取有效措施降低或避免其不利影響。（二）課程目標對畢業(yè)要求指標點的支撐課程目標支撐畢業(yè)要求指標點畢業(yè)要求課程目標1指標點8.1：具有良好的思想素質(zhì)和社會道德。指標點8.2具有正確的世界觀和人生觀。8-職業(yè)規(guī)范課程目標2指標點1.4：掌握用于解決復(fù)雜工程問題的新能源材料與器件專業(yè)基礎(chǔ)知識，并能用于新能源材料的制備、表征、器件組裝、性能檢測等，解決新能源材料與器件領(lǐng)域復(fù)雜工程問題。1-工程知識課程目標3指標點2.3：具有應(yīng)用新能源材料與器件的基本原理，并通過文獻研究對新能源材料與器件工程領(lǐng)域內(nèi)復(fù)雜工程問題進行識別、分析、表達，以獲得有效結(jié)論的能力。2-問題分析課程目標4指標點3.3：新能源材料與器件產(chǎn)品或項目方案設(shè)計中能夠綜合考慮社會、健康、安全、法律、文化及環(huán)境等因素。指標點7.1：能夠理解和評價新能源材料與器件產(chǎn)品或項目對人文和自然環(huán)境的影響。指標點7.3在工程實踐中主動應(yīng)用能夠改善環(huán)境、促進社會可持續(xù)發(fā)展的先進技術(shù)。3-設(shè)計/開發(fā)解決方案7-環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對課程目標的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元概述及太陽能電池物理基礎(chǔ)（學(xué)時數(shù)：10學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容使學(xué)生明確太陽能電池課程的研究對象、研究方法、研究目的，以及與當前能源需求的聯(lián)系等。了解世界各國及我國的能源利用及氣候環(huán)境現(xiàn)狀，增強能源危機和氣候環(huán)境危機意識，樹立環(huán)境保護和可持續(xù)發(fā)展的理念。掌握半導(dǎo)體中電子態(tài)與能帶結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體中的雜質(zhì)與缺陷，平衡態(tài)載流子分布，半導(dǎo)體光吸收，非平衡載流子產(chǎn)生與復(fù)合，載流子輸運性質(zhì)。理解pn結(jié)伏安特性，光生伏特效應(yīng)，太陽電池電流一電壓特性分析等。2.重點和難點關(guān)鍵詞匯、半導(dǎo)體中電子態(tài)與能帶結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體中的雜質(zhì)與缺陷，載流子輸運性質(zhì)，pn結(jié)伏安特性，光生伏特效應(yīng)。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，全面闡述太陽能電池及半導(dǎo)體物理基礎(chǔ)；（2）通過課堂練習(xí)和課堂討論，展示太陽能電池的快速發(fā)展以及在工程實際領(lǐng)域中的重要地位；（3）隨著新工藝的不斷開發(fā)，太陽能電池知識也需隨之增長，鼓勵學(xué)生課下查閱文獻，進一步加深對太陽能電池行業(yè)發(fā)展動態(tài)的了解，培育學(xué)生的科學(xué)思維和探索創(chuàng)新的精神。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果掌握關(guān)鍵詞匯；太陽能電池的工作原理，太陽能電池的分類；了解太陽能電池的發(fā)展歷史，掌握太陽能電池的特性；了解太陽能電池的應(yīng)用。激發(fā)學(xué)生的愛國主義情懷，培育學(xué)生的科學(xué)思維，探索創(chuàng)新的精神、精益求精的工匠精神。5.支撐課程目標課程目標1.燃料電池與器件以培養(yǎng)具有一定理論知識和較強實踐能力的技術(shù)應(yīng)用型人才為目標。通過燃料電池與器件掌課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握燃料電池及制備過程中的基本理論知識，為學(xué)生以后從事該方向的工作奠定基礎(chǔ)。課程目標2.通過課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識，努力實現(xiàn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。第二單元太陽能電池材料（學(xué)時數(shù)：38學(xué)時）1.課程主要內(nèi)容掌握硅基薄膜物理基礎(chǔ)及其材料特性，理解硅基薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)及工作原理，了解硅基薄膜太陽電池制備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化。理解非晶硅基薄膜材料制備方法，了解硅基材料的光伏應(yīng)用。了解Ⅲ-Ⅴ族化合物材料及太陽電池的特點。掌握Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽電池的制備方法。理解GaAs基系單結(jié)太陽電池，GaAs基系多結(jié)疊層太陽電池，Ⅲ-Ⅴ族聚光太陽電池，薄膜型Ⅲ-Ⅴ族太陽電池。了解Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽電池的研究熱點。GaAs太陽能電池材料及其制備；CdTe太陽能電池材料及其制備；CIS及CIGS系太陽能電池材料及其制備。了解有機聚合物太陽電池的器件結(jié)構(gòu)和工作原理，給體光伏材料，受體材料。掌握染料敏化太陽電池的結(jié)構(gòu)和組成、工作原理，襯底材料，納米半導(dǎo)體材料，染料光敏化劑，電解質(zhì)，對電極。了解染料敏化太陽電池未來的發(fā)展。2.重點和難點重點：關(guān)鍵詞匯、硅基太陽能電池、Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽能電池、有機聚合物太陽電池、染料敏化太陽電池材料性能及制備工藝。難點：關(guān)鍵詞匯、學(xué)會舉一反三，能夠?qū)⑻柲茈姵氐南嚓P(guān)知識應(yīng)用到實際工作中。3.教學(xué)方法通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，介紹硅基太陽能電池、Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽能電池、有機聚合物太陽電池、染料敏化太陽電池材料性能及制備工藝；通過課堂測驗和課堂討論，對硅基太陽能電池、Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽能電池、有機聚合物太陽電池、染料敏化太陽電池材料性能及制備工藝進行比較。同時通過舉一反三，討論如何將太陽能電池的相關(guān)知識應(yīng)用到實際工作中。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過該單元的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握關(guān)鍵詞匯；硅基薄膜物理基礎(chǔ)及其材料特性，硅基薄膜太陽電池結(jié)構(gòu)及工作原理，硅基薄膜太陽電池制備技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化。非晶硅基薄膜材料制備方法，硅基材料的光伏應(yīng)用。Ⅲ-Ⅴ族化合物材料及太陽電池的特點。Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽電池的制備方法。GaAs基系單結(jié)太陽電池，GaAs基系多結(jié)疊層太陽電池，Ⅲ-Ⅴ族聚光太陽電池，薄膜型Ⅲ-Ⅴ族太陽電池。Ⅲ-Ⅴ族化合物太陽電池的研究熱點。GaAs太陽能電池材料及其制備；CdTe太陽能電池材料及其制備；CIS及CIGS系太陽能電池材料及其制備。有機聚合物太陽電池的器件結(jié)構(gòu)和工作原理，給體光伏材料，受體材料。染料敏化太陽電池的結(jié)構(gòu)和組成、工作原理，襯底材料，納米半導(dǎo)體材料，染料光敏化劑，電解質(zhì)，對電極。染料敏化太陽電池未來的發(fā)展。5.支撐課程目標課程目標1.太陽能電池材料以培養(yǎng)具有一定理論知識和較強實踐能力的技術(shù)應(yīng)用型人才為目標。通過太陽能電池材料課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握太陽能電池材料性能及制備過程中的基本理論知識，為學(xué)生以后從事該方向的工作奠定基礎(chǔ)。課程目標2.通過課程教學(xué)，提高學(xué)生分析問題和解決問題能力，培養(yǎng)學(xué)生探索精神和創(chuàng)新意識，努力實現(xiàn)學(xué)生知識、能力、素質(zhì)協(xié)調(diào)發(fā)展。課程目標3.使學(xué)生能夠合理的設(shè)計太陽能電池方面的實驗，能夠正確評價新能源材料對社會經(jīng)濟、環(huán)境、安全和可持續(xù)發(fā)展的影響。理解工程人員應(yīng)承擔(dān)的社會責(zé)任，并能采取有效措施降低或避免其不利影響。（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對課程目標的支撐課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標學(xué)時安排課內(nèi)課外學(xué)時比例第一單元概述及太陽能電池物理基礎(chǔ)講授法、課堂練習(xí)、專題討論課程目標1、2101:0.96第二單元太陽能電池材料講授法、專題討論、PPT講解課程目標1、2、3381:0.96合計4846五、課程考核及對課程目標的支撐（一）課程考核課程成績構(gòu)成（百分制）課程成績構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標分值考核/評價細則平時成績40%作業(yè)20本門課程5次作業(yè)，每次最高10分。主要考核內(nèi)容：階段性重點難點作業(yè)評分的具體標準：能按時認真完成布置的作業(yè)，書寫工整，答案正確合理（9-10分）；能按時完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫基本工整，答案正確（7.5-8.9分）；能按時完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫基本工整，答案基本合理（6-7.4分）。不能按時完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫潦草，答案不準確（0-5.9分）。課堂練習(xí)10考核內(nèi)容：每節(jié)課都會有章節(jié)練習(xí)，根據(jù)表現(xiàn)記分。及評價細則：課堂練習(xí)每位學(xué)生不少于4次，每次10最高分。課堂表現(xiàn)10課堂表現(xiàn)包括出勤和回答問題，其中出勤5分，回答問題5分：缺勤一次扣一分，事假病假扣0.5分，無故缺勤6次以上出勤記0分?；卮饐栴}，積極主動，答案準確，記5分；基本準確記3-4分，不準確記0-2分期末考試60%期末考試60最高100分。（二）課程考核對課程目標的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標第一單元概述及太陽能電池物理基礎(chǔ)1太陽能電池概述2太陽能電池物理基礎(chǔ)作業(yè)、課堂練習(xí)，期末考試課程目標1、2第二單元太陽能電池材料3太陽能電池材料作業(yè)、課堂練習(xí)，期末考試課程目標1、2、3六、使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源（一）使用教材楊德仁.太陽電池材料.化學(xué)工業(yè)出版社,2006.（二）相關(guān)推薦書目[1]《太陽能電池材料及其應(yīng)用》，李偉等編著，電子科技大學(xué)出版社，2017[2]《太陽能電池基礎(chǔ)與應(yīng)用》，熊紹