＜＜电工电子技术基础＞＞课程课程教学大纲.doc

太阳能光伏电池及其应用课程教学大纲课程名称：太阳能光伏电池及其应用学 时：80（其中实验实训20学时）适用专业：光伏发电及应用专业开课学期：第四学期开课部门：新能源工程学院先修课程：材料化学、电工电路考核要求：考试使用教材及主要参考书：滨川圭弘（日）编著，张红梅等翻译，太阳能光伏电池及其应用，科学出版社，2008伟纳姆（澳）主编、狄大卫翻译，应用光伏学，上海交通大学出版社，2008李一龙主编，硅太阳电池制备工艺，吉林大学出版社，2010一、课程的性质和内容本课程作为光伏专业学生的专业必修课，面向光伏发电及应用专业学生开设。课程包括课堂讲授、习题课、课外作业与课程设计四个教学环节。通过本课程各个教学环节的教学，使学生对太阳电池尤其是硅太阳电池的原理、制备方法、工艺流程、及性能测试等生产技术有清楚的认识和掌握，并获得必要的基本技能训练，还要求学生对太阳电池新的发展方向有一个较为深入的了解（比如薄膜太阳电池，有机化合物太阳等），并了解太阳发电系统的各个应用领域及发展，同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。二、教学目的与要求开设本课程的目的是使学生获得必要的太阳能光伏发电技术的基本理论、基本知识和基本技能，为从事光伏方向的技术工作，学习后续课程打下基础。其任务是使学生掌握太阳电池材料的制备技术、表征手段以及太阳能光伏系统的设计与国民经济各领域的应用，能够进行基本的太阳电池性能测试及太阳电池组件封装，并具备太阳能光伏系统优化设计的技能和简单独立光伏系统的典型应用。三、学时分配章次内容学时数一总论2二太阳能电池的原理及装置物性6三单晶硅太阳能电池和太阳能电池模板10四多晶硅太阳能电池10五非晶硅及微晶硅薄膜太阳能电池6六CIS以及CIGS系太阳能电池6七-V族太阳能电池6八色素增感型太阳能电池4九太阳能电池在日常生活中的应用2十住宅用太阳光发电系统2十一楼房用太阳光发电模板及其系统2十二空间太阳光发电所2十三太阳光发电的展望2十四实验实训20总学时数80四、教学内容第一章 总论教学基本内容：1、能源革命与人类文明进步之间的联系及人类利用能源的历程；能源危机的由来以及开发利用可再生能源（如太阳能）对于缓解能源危机的重要意义。2、化石能源消费引起环境的破坏（即3E的三重矛盾）以及开发利用可再生能源（如太阳能）对于保护生态环境的重要意义。3、太阳辐射能进入地球的吸收情况，太阳辐射的性质以及太阳辐射光谱的分布；大气质量的定义。4、太阳能光伏发电相比于传统发电的独特特点。教学基本要求：1、了解目前人类使用的能源类别及能源的供需情况现状及预测，主要是能源危机。2、了解3E的三重矛盾与解决策略。3、理解太阳辐射的光谱特点及太阳常数。4、掌握太阳能的利用方式及太阳能光伏发电的独特特点，从而增强信心，大力发展太阳能光伏产业。教学重点：太阳能发电的特点、3E的三重矛盾与解决策略教学难点：太阳辐射光谱及太阳辐射能量第二章 太阳电池原理及装置物性教学基本内容：1、半导体的光吸收和光传导效率。2、半导体的光电效应。3、太阳电池的原理及能量转换效率。4、理论极限效率和太阳能电池的损失。5、高效率化技术及其装置物性。教学基本要求：1、掌握半导体的入射光与固体中的原子和电子如何产生相互作用，电子的跃迁过程和光传导效应。2、掌握光生伏特效应以及光能转化成电能的基本过程。3、掌握pn结太阳电池的结构及工作原理，掌握太阳能电池的能量转化效率公式。4、理解理论极限效率和太阳能电池的损失的主要原因。5、了解太阳电池片的高效率化技术和低成本化技术。教学重点：光生伏特效应，太阳电池的工作原理教学难点：半导体的光吸收和光传导效率、光生伏特效应第三章 单晶硅太阳电池和太阳能电池模板教学基本内容：1、单晶硅太阳能硅片的制造方法。2、HIT太阳电池片及其制造方法。3、大面积太阳能电池模板的种类和制造方法。4、采光型太阳能电池模板。5、超高效率太阳能电池。教学基本要求：1、掌握单晶硅太阳电池的特点，及单晶硅片的制造方法。2、掌握HIT太阳电池的结构及HIT电池片的特点。3、理解大面积太阳能电池模板的制造过程和评价。4、了解采光型太阳电池模板和超高效率太阳能电池。教学重点：单晶硅太阳能硅片的制造方法、HIT太阳电池结构及特点教学难点：HIT太阳电池结构及特点第四章 多晶硅太阳能电池教学基本内容：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。教学基本要求：1、掌握多晶硅片的制造技术，主要是铸造法生产，以及基片的薄形化技术。2、掌握多晶硅太阳能电池的高效率化技术。3、理解多晶硅薄膜太阳能电池的开发。教学重点：多晶硅铸模的制造技术教学难点：多晶硅太阳能电池的高效率化技术第五章 非晶硅及微晶硅薄膜太阳能电池教学基本内容：1、硅系薄膜的制作、基础物性和太阳能电池的装置。2、无结晶硅太阳能电池及其性能。3、薄膜微晶硅太阳能电池及其性能.4、非晶硅、微晶硅型串联太阳能电池。教学基本要求：1、掌握硅系薄膜的制作方法及其基本特性，理解硅系薄膜太阳能电池的装置。2、掌握非晶硅太阳电池的特点及其性能。3、理解薄膜微晶硅太阳能电池及其性能。4、了解非晶硅、微晶硅型串联太阳电池。教学重点：非晶硅薄膜太阳电池、微晶硅薄膜太阳电池教学难点：硅系薄膜的制作第六章CIS以及CIGS系太阳能电池教学基本内容：1、CIS以及CIGS系半导体的基础物性及其特点。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。4、CIS以及CIGS系太阳能电池研究领域的新进展。教学基本要求：1、掌握CIS以及CIGS系半导体的特点。2、掌握CIS以及CIGS系太阳能电池的基本结构、特点机制造方法。3、理解模板制造法及其规模生产技术。4、了解CIS以及CIGS系太阳能电池研究领域的新进展。教学重点：CIS以及CIGS系太阳能电池的制备方法教学难点：CIS以及CIGS系太阳能电池的制备方法第七章 III-V族太阳能电池教学基本内容：1、III-V族太阳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、超高效率多节太阳电池及其结构。4、聚光型太阳能电池技术及其现状。5、III-V族太阳能电池研究领域的新进展。教学基本要求：1、掌握III-V族化合物半导体的基础物性和光电特性，掌握III-V族半导体太阳能电池的特点。2、掌握GaAs系太阳能电池片的结构及其制法。3、了解超高效率多节太阳电池及聚光型太阳能电池技。4、了解多结构太阳能电池研究领域的新进展。教学重点：GaAs系太阳能电池片的结构及其制法教学难点：GaAs系太阳能电池片的结构及其制法第八章 色素增感型太阳能电池教学基本内容：1、色素增感型太阳电池的特征。2、色素增感型太阳电池的基本原理和理论可达到的效率。3、色素增感型太阳电池的结构和制造方法。4、色素增感型太阳电池技术的现状和性能。5、色素增感型太阳电池研究领域的新进展。教学基本要求：1、掌握色素增感型太阳电池的特征，理解色素增感型太阳电池的基本原理和理论可达到的效率。2、掌握色素增感型太阳电池的结构和制造方法。3、了解色素增感型太阳电池技术的现状和性能。4、了解色素增感型太阳电池研究领域的新进展。教学重点：色素增感型太阳电池的结构、制造方法教学难点：色素增感型太阳电池的基本原理第九章 太阳能电池在日常生活中的应用教学基本内容：1、太阳能计算器。2、太阳能手表。3、太阳能电池在日常生活中的其他应用。4、交通系统的应用。5、受灾、求助体系的应用。6、日常生活应用的新进展。教学基本要求：1、掌握太阳能电池在日常生活应用的优点。2、了解太阳能计算器和太阳能手表的电路构成和设计，以及太阳电池在日常生活中的其他应用。3、了解太阳电池在交通系统和受灾、求助体系的应用。4、了解太阳电池在日常生活应用的新进展。教学重点：太阳能电池在日常生活应用的优点教学难点：太阳能电池的电路构成和设计第十章 住宅用太阳光发电系统教学基本内容：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。3、动力调节器。4、导入实例。5、今后发展及努力。教学基本要求：1、掌握住宅用太阳光发电系统设置方法的种类。2、理解动力调节器。3、了解住宅用太阳光发电系统的实例。4、了解住宅用太阳光发电系统的今后发展。教学重点：住宅用太阳光发电系统设置方法的种类教学难点：动力调节器第十一章 楼房用太阳光发电模板及其系统教学基本内容：1、楼房用建筑一体型太阳光发电系统的特点。2、实用例子介绍。3、进一步提高采光型模板价值的方法。4、楼房用建筑一体型太阳能电池。5、今后的展望。教学基本要求：1、掌握楼房用建筑一体型太阳光发电系统的特点2、了解BIPV的实用例子。3、理解进一步提高采光型模板价值的方法。4、理解楼房用建筑一体型太阳能电池设计、施工、物流阶段的注意事项。教学重点：楼房用建筑一体型太阳光发电系统的特点教学难点：楼房用建筑一体型太阳光发电系统的特点第十二章 空间太阳光发电所教学基本内容：1、空间开发的历史简介。2、宇宙空间的特征和魅力。3、空间太阳光发电所SPS和其关键技术。4、SPS用太阳能电池及其特殊性。5、微波发送接受系统及其关键技术。6、太阳能繁殖器的设想。教学基本要求：1、掌握空间太阳光发电所SPS和其关键技术，理解SPS用太阳能电池及其特殊性，理解微波发送接受系统及其关键技术。2、了解空间开发的历史和宇宙空间的特征和魅力。3、了解太阳能繁殖器的设想。教学重点：空间太阳光发电所SPS和其关键技术教学难点：微波发送接受系统及其关键技术第十三章 太阳光发电的展望教学基本内容：1、各国能源政策和新阳光计划。2、太阳光发电技术开发项目及其现状。3、21世纪太阳光发电技术的展望。4、太阳光发电的新技术及未来的展望。教学基本要求：1、了解各国的能源政策。2、掌握太阳光发电技术开发项目及其现状。3、了解太阳光发电的新技术及未来的展望。教学重点：太阳光发电技术开发项目及其现状教学难点：太阳光发电技术开发项目及其现状五、实践环节及基本要求本课程是一门理论性与实践性都很强的一门课程，为保证课程的教学质量，开设以下三个实验课，以利于学生对理论的理解，激发学生的学习兴趣，同时获得一门实用技术。实验一：太阳电池性能测试实验项目性质：验证性实验。实验目的及要求：1、学会伏安特性测试仪的操作。2、掌握太阳电池伏安特性曲线的分析方法，并会根据伏安特性曲线计算相关性能参数（如太阳电池的最大功率、开路电压、短路电流、填充因子、转换效率等）。实验二：太阳电池组件封装实验项目性质：演示性实验。实验目的及要求：1、学会将单体太阳电池连接封装成可发电的组件。2、掌握太阳电池封装的材料及基本工艺流程。实验三：简单独立光伏系统的设计实验项目性质：设计性实验。实验目的及要求：1、学会使用一些典型的光伏系统设计软件（如RETSCREEN），并学会将太阳电池组件、蓄电池、控制器及逆变器连接组成简单的独立光伏发电系统。2、掌握蓄电池容量设计的方法及太阳电池方阵容量设计的方法。六、课程教学的有关说明1、教学方法：（1）本课程既是一门理论性很强又是一门与实践结合紧密的课程，因此在教学过程中一是要突出基本概念、基本原理和光伏系统设计方法的讲解；二是要尽量结合独立光伏系统及并网光伏系统在国民经济各个领域的典型应用来增强学生对理论的理解；三是要求学生认真上好实验课。（2）本课程运用多媒体教学特点，开发仿真电子课件，进行形象、直