《光伏器件与技术》教学大纲

第页《光伏器件与技术》教学大纲课程编号：10140075英文名称：PhotovoltaicDevices&Technology学分：2学时：总学时32学时，其中理论32学时，实践0学时先修课程：半导体物理、集成电路工艺原理课程类别：专业方向课程授课对象：微电子科学与工程专业学生教学单位：数理信息学院修读学期：第6学期一、课程描述和目标本课程为专业光电子器件技术方向选修课程，从基本物理概念出发，系统介绍结晶硅太阳能电池、薄膜太阳能电池以及第三代太阳能电池的材料性质、结构组成、工作原理、制备方法，使学生了解光伏器件的设计思路、制造工艺和分析测试方法，具有基本的光伏器件分析测试及优化设计能力。本课程拟达到的课程目标:通过本课程的学习，使学生了解光伏器件的材料、结构、工艺、性能之间的关系，以及光伏产业的国内外发展状况，具备评价分析光伏器件设计、制造及测试方案的基本能力。课程目标1：使学生增强对绿色能源的认识，了解光伏技术的发展状况以及我国光伏产业在国际上的地位和作用，培养国家自信和爱国情怀。课程目标2：使学生全面理解光伏器件的原理、组成、材料、组装和应用，了解各类太阳能电池的优缺点和研究、开发前景。课程目标3：使学生掌握太阳能电池的分析测试方法，具有基本的太阳能电池设计、组装和测试技能。二、课程目标对毕业要求的支撑关系毕业要求指标点课程目标权重指标点10-3.具有一定的国际视野，对微电子行业的国际状况有基本了解课程目标11指标点1-2.了解半导体器件的材料、结构、工艺、性能之间的关系并能够应用于工程问题的分析中课程目标21指标点3-1.能够分析新型半导体器件和集成电路的特定需求确定具体的研发目标课程目标21指标点6-2.能够基于社会、健康、安全、法律及文化等影响因素，评价分析新型半导体器件和集成电路设计、制造及测试方案课程目标31三、教学内容、基本要求与学时分配序号教学内容基本要求学时教学方式对应课程目标1介绍发展可再生能源及太阳能电池的必要性，太阳光的基本知识、太阳能电池发展历史及分类、太阳能电池材料的发展现状与研究重点。了解发展太阳能电池的必要性、发展历史、种类与性能，掌握各种太阳能电池的优缺点，理解太阳能电池的发展现状与研究重点。3集中讲授课程目标1、22介绍太阳能电池有关的基本半导体知识，包括半导体的种类、性质，本征半导体和非本征半导体，半导体结及其光电性质。了解半导体材料的定义和分类，掌握半导体材料的晶体结构、电子能带、载流子传输性质以及本征半导体的电学行为，理解半导体的结和光电性质。2集中讲授课程目标23阐述太阳能电池发电的基本原理，目前太阳能电池不高的原因，改善效率的方法，并介绍太阳能电池等效电路的各种电性参数，最后说明太阳能电池的测试环境。掌握太阳能电池发电的基本原理、效率损失的原因、以及提升太阳能电池转换效率的方法，理解太阳能电池等效电路中各参数的意义，了解检测太阳能电池的环境以及光源的要求。2集中讲授课程目标24介绍冶金级硅、高纯度多晶硅、单晶硅的制备技术，典型晶硅太阳能电池制造技术，以及最新制备技术和低成本技术的展望。（自主学习结晶硅电池的最新改进技术）了解多晶硅原料的各种制备技术、太阳能级单晶硅片的生长方法及其原理，晶圆的加工成形步骤，理解晶硅太阳能电池的制备技术、前瞻性制造技术以及太阳电池产业降低成本的技术趋势。5集中讲授、小组讨论课程目标25介绍非晶硅太阳能电池的发展背景、非晶硅材料特性及其光致衰退现象，非晶硅薄膜太阳能电池的结构、制备与模块，以及非晶硅薄膜太阳能电池的发展趋势。了解非晶硅薄膜太阳能电池的发展背景、光致衰退效应，掌握非晶硅薄膜太阳能电池的结构与工作原理，理解非晶硅薄膜太阳能电池的模块化制备和大面积非晶硅薄膜太阳能电池的发展趋势。2集中讲授课程目标26介绍第三代各类型结晶硅薄膜太阳能电池，提供硅基薄膜太阳能电池的研发方式，并简单介绍前瞻性高效硅薄膜太阳能电池的发展趋势。了解发展前瞻性硅基薄膜电池的必要性、种类及其工作原理，掌握纳/微晶、多晶硅薄膜电池的制备方法以及大面积硅基薄膜镀膜技术的发展趋势。3集中讲授课程目标27介绍染料敏化太阳能电池的发展背景、发展历史、基本结构的组成材料、操作原理、目前待解决的研发题目，并从专利观点探讨该电池的发展趋势。（自主学习染料敏化太阳能电池的最新进展）了解发展染料敏化太阳能电池的意义和发展趋势，理解染料敏化太阳能电池的组成、工作原理以及效率的损失机制。3集中讲授、小组讨论课程目标2、38介绍各种化合物电池的简单发展历史、分类、结结构、材料特性及制备。（自主学习化合物电池的研究方向和进展）了解化合物半导体的种类、特性与其应用在太阳能电池中的优点，掌握CdTe基、CIS基和III-V化合物太阳能电池的结构、模块制备、未来发展方向，理解聚光型太阳能电池的优点与模块的组成。6集中讲授、小组讨论课程目标2、39介绍具有高转换效率的一些新概念电池。（自主学习纳米、量子、有机等新概念电池的研究进展）了解第三代电池发展的思路和途径，理解常见新概念电池的基本原理，掌握有机、塑料电池的基本结构和工作原理。3集中讲授、小组讨论课程目标2、310介绍显微结构、晶体结构与成分、光谱与光学特性和电性分析设备的基本构造、工作原理与其在太阳能材料上的分析实例。了解扫描电子显微镜、透射电子显微镜、XRD、傅立叶变换红外线光谱仪、拉曼分析仪、霍尔测试的基本结构、工作原理与应用，以及利用微波光电导衰减器测得晶圆材料中少子寿命。3集中讲授课程目标3合计32四、课程教学方法集中讲授、小组讨论五、学业评价和课程考核考核依据建议分值考核/评价细则对应课程目标平时成绩40%出勤0%每迟到1次扣1分，旷课1次扣2分课程目标1作业10%每迟交1次扣1分，每缺1次扣2分课程目标2课堂表现10%根据课堂讨论参与程度与表现打分。课程目标2小组讨论20%根据讨论汇报的完整性和流畅程度评定打分课程目标1、2期末考试60%闭卷考试，包括填空题、选择题、简答题和分析论述题，按百分制计分。课程目标1、2、3六、教材与参考书（一）推荐教材1．《太阳能电池：材料·制造·检测技术》，翁敏航主编，科学出版社，2013年4月版；2．《半导体光伏器件》，张春福、张进成、马晓华、冯倩编著，西安电子科技大学出版社，2015年4月版。（二）参考资料1．《太阳能电池基础与应用》，熊绍珍，朱美芳著，科学出版社，