太阳能光伏电池及其应用(20180813150609)-solarbe文库

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1 附件 1 太阳能光伏电池及其应用教学大纲课程类别专业基础课课程编号 03213308总学时 72 学时学分 4 适用专业新能源应用技术方向先修课程光伏发电技术一、课程简介太阳能光伏电池及其应用是专业研究太阳能光伏发电技术的一门专业必修课。本课程介绍了太阳能电池及太阳能发电系统的基本原理、系统构成和实际应用，包括太阳能发电的特点、太阳能电池的原理及装置物性、单晶硅太阳能电池和太阳能电池模板、多晶硅太阳能电池、非晶硅及微晶硅薄膜太阳能电池、 CIS 以及 CIGS 系太阳能电池、Ⅲ - Ⅴ族太阳能电池、色素增感型太阳能电池、太阳能在日常生活中的应用、住宅用太阳光发电系统、楼房用太阳光发电模板及其系统、空间太阳能发电所，等等。二、课程教学内容与学时分配第一章太阳能电池的原理及装置物性（ 6 学时）本章主要讲解了半导体的光吸收和光传导效率、半导体的光电效应、太阳能电池的原理及能量转换效率、理论极限效率和太阳能电池的损失以及高效率化技术及其装置物性。教学重点要掌握太阳能电池的原理，教学难点 P-N 结的形成和光伏效应及太阳电池的工作原理。作业布置（ 1）用自己语言简述太阳能光能电池大原理。（ 2）简述半导体的光吸收的过程。（ 3）太阳能电池能量转换效率的计算。基本要求1）理解半导体的入射光与固体的原子的电子如何产生相互作用，以及光能转化成电能的基本过程。2）掌握 pn 结太阳能电池的结构及工作原理及光能转化电能的效率及损耗部分。3）了解转化效率方程与等价电路的关系，不同波长的光响应收集效率的定义和各种太阳能电池结的构成。第二章单晶硅太阳能电池和太阳能电池模板（ 6 学时）本章主要讲解了单晶硅太阳能硅片的制造方法、 HIT 太阳能电池片及其制造方法、大面积太阳能电池模板、采光型太阳能电池模板、超高效率太阳能电池，教学重点是单晶硅太阳能电池光电转化的原理教学难点是材料的不同制造的方法不同。作业布置（ 1）简述单晶硅太阳能电池的特点有哪些。（ 2）太阳能电池模板种类有哪些。（ 3）太阳能电池有什么样的结构构成。基本要求2 1）理解单晶硅太阳能电池基本性质、电池结构。3）单晶硅太阳能电池的特点。2）了解太阳电池的分类方法（按电池材料、电池结构及技术成熟程度）、制备过程及电池结构。第三章多晶硅太阳能电池（ 6 学时）本章主要讲解了多晶硅铸模的制造技术、多晶硅太阳能电池的高效率化技术、多晶硅薄膜太阳能电池的开发，教学重点是光电转化效率；教学难点是转换效率。作业布置（ 1）单晶硅的多晶硅在特性上有什么区别。（ 2）单晶硅太阳能电池和多晶硅太阳能电池有什么不同的地方。（ 3）多晶硅太阳能电池在什么方面可以优越单晶硅太阳能电池。基本要求1）掌握多晶硅太阳能电池基本组成及其工作原理。2）理解多晶硅的结构特性。3）了解比起单晶硅有什么优点和缺点。第四章非晶硅及微晶硅薄膜太阳能电池（ 6 学时）本章主要讲解了 Si 系薄膜的制作、基础物性和太阳能电池的装置、无结晶硅太阳能电池及其性能、薄膜微晶硅（ μ c-Si ）太阳能电池及其性能、非晶硅微晶硅型串联太阳能电池，教学重点是薄膜太阳电池材料的基本性质；教学难点是薄膜太阳电池材料得种类。作业布置（ 1）简述 Si 系薄膜太阳能电池的基础物性（ 2）晶硅薄膜太阳能电池有什么特点基本要求1）掌握 Si 系薄膜太阳能电池的装置。理解各类薄膜太阳电池材料（非晶硅薄膜、多晶硅薄膜、砷化镓薄膜、 CdTe和 CdS薄膜、铜铟（镓）硒薄膜、燃料敏化纳米薄膜）的基本性质、制备过程及电池结构。2）理解各类薄膜太阳电池材料（非晶硅薄膜、多晶硅薄膜、砷化镓薄膜）。3）了解太阳电池的分类。第五章 CIS 以及 CIGS系太阳能电池（ 6 学时）本章主要讲解了 CIS 以及 CIGS 系半导体的基础物性及其特性、 CIS 以及 CIGS系太阳能电池的结合形式与制法、模板制造法及其规模生产技术以及 RD领域的新进展，教学重点 CIS 以及 CIGS 系半导体的物性，教学难点 CIS 以及 CIGS系太阳能电池基本性质。作业布置（ 1） CIGS 系半导体的特点有哪些（ 2）模板制造法及其规模生产技术的方法有哪些基本要求1）理解半导体禁带宽度控制的方法。2）掌握 CIS 以及 CIGS系太阳能电池的特点。3 3）了解 CIS 以及 CIGS 系太阳能电池的结合形式与制法。第六章Ⅲ -V 族太阳能电池（ 6 学时）本章主要讲解了Ⅲ - Ⅴ族半导体太阳能电池所用材料的特点、 GaAs 系太阳能电池片的结构及其制法、超高效率多结太阳能电池及其构成、聚光型太阳能电池技术及其现状、 RD领域的新进展，太阳能电池材料主要由Ⅲ - Ⅴ族半导体所构成。【教学难点】掌握Ⅲ - Ⅴ族元素的性质；教学难点是材料的特性。作业布置（ 1）Ⅲ -V 族半导体太阳能电池的特点有哪些（ 2）简述Ⅲ -V 族太阳能电池的光电特性（ 3） GaAs 系太阳能电池的制造方法有哪些基本要求1）掌握Ⅲ - Ⅴ族元素半导体所构成的太阳能电池。2 理解半导体内晶格发生的缺陷，导致电池的输出功率下降。3）了解太阳能电池材料的技术开发，实现高效率、低成本太阳能电池的影响。第七章色素增感型太阳能电池（ 12 学时）本章主要讲解了色素增感型太阳能电池的特征、基本原理和理论可达到的效率、色素增感型太阳能电池的结构和制造方法、色素增感型太阳能电池技术的现状和性能、 RD领域的新进展 , 【教学难点】是染料敏化纳米薄膜太阳电池的基本性质、制备及其结构；教学难点是光电转化的原理。作业布置（ 1）制作有关色素增感型太阳能电池的 PPT不少于 15 页，并在课堂上讲解 . （ 2）实验色素增感型太阳能电池的制作。实验项目性质演示性实验。实验目的及要求加深学生对理论的理解、证实，激发学生的学习兴趣。（ 3）制作电池过程中二氧化钛工作极做成双层（大粒子散射层和小粒子吸收层）的原因和作用基本要求1 ）掌握增感型太阳能电池的光伏效应及太阳电池的工作原理。2）理解电池内部光电转化过程、结构和制作方法。3）了解电池制作每一个工艺过程和制作后的检测方法。第八章太阳能电池在日常生活中的应用（ 4 学时）本章主要讲解了太阳能计算器、太阳能手表、其他应用、交通系统的应用、受灾和求助体系的应用、日常生活应用的新展望。教学重点是太阳能在生活中的利用；教学难点怎样浆将太阳能在生活中应用。作业布置（ 1）简述太阳能电池在日常生活中的应用有哪些（ 2）简述今后太阳能在日常生活中应用的展望基本要求1）理解生活中利用太阳能的优点。2）掌握生活中利用太阳能时有哪些注意事项。3 了解生活中用到太阳能得产品有哪些。4 第九章住宅用太阳光发电系统（ 6 学时）本章主要讲解了住宅用太阳光发电系统设置方法的种类、独立型系统和联系型系统、动力调节器、导入实例、今后的努力等内容。教学重点独立光伏发电系统及光伏发电系统在日常生活领域中的应用；教学难点理解独立光伏发电系统。作业布置（ 1）简述独立光伏发电系统的利弊（ 2）住宅用太阳光发电系统设置方法的种类有哪些基本要求1）掌握独立光伏发电系统在户用领域、照明系统、交通工具电源系统中的应用；掌握并网光伏发电系统在分布式屋顶光伏系统及集中式大型光伏电站中的应用；掌握光伏组件的特殊应用光伏建筑一体化（ BIPV）。2）理解独立光伏发电系统在住宅使用利弊。3）了解太阳能光伏发电系统在住宅中的一些典型工程应用。第十章楼房用太阳光发电模板及其系统（ 6 学时）本章主要讲解了楼房用建材一体型太阳光发电系统的特点、实用例子介绍、进一步提高采光型模板价值的方法、楼房用建材一体化型太阳能电池、今后的展望。教学重点楼房用太阳光发系统设计；教学难点系统的选材。作业布置（ 1）概述太阳能发电原理（ 2）独立光伏发电系统及并网光伏发电系统在日常生活领域中的应用有哪些（ 3）太阳能发电系统的结构和设计注意事项基本要求1 掌握太阳能电池的发电原理和变换效率，了解太阳光的性质和太阳能电池特性的测量等。2 理解太阳能电池的分类，了解几种常用太阳能电池的特点等。3 了解楼房用太阳光发电模板及其系统的优缺点。第十一章空间太阳光发电所（ 4 学时）本章主要讲解了空间开发的历史、宇宙空间的特征和魅力、宇宙太阳光发电所SPS和其关键技术、 SPS用太阳能电池及其特殊性、微波发送接受系统及其关键技术、太阳能繁殖器的设想。教学重点是空间太阳光发电所的设计概念的关键技术有关内容；教学难点能量传输到地球的途径。作业布置（ 1）宇宙太阳光发电所 SPS和其关键技术上的难题（ 2）关于太阳能繁殖器的设想谈谈自己的看法基本要求1）了解最大功率点跟踪控制、太阳能发电系统与交流电网系统并联的控制。2）掌握太阳能发电系统概述、功率控制器和蓄电池在空间太阳光发电所中的应用。3）学会将单体太阳电池连接封装成可发电的组件。第十二章太阳光发电的展望（ 4 学时）本章主要讲解了日本的能源政策和新阳光计划、太阳光发电技术开发项目及其现状、世纪太阳光发电技术的展望、太阳光发电的新作用和将来的展望。教学重点太阳5 能的利用教学难点研发的过程。作业布置（ 1）简述太阳光发电的新作用和将来的展望（ 2）简述现阶段太阳光发电技术开发的现状基本要求1）了解太阳光发电和环保的关系和国内外太阳能发电的现状与趋势等。2）理解了解最大功率点跟踪控制、太阳能发电系统与交流电网系统并联的控制。三、教学方法及教学建议（ 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、直观教学 , 课堂多媒体演示讲解 , 课堂讲解和讨论四、考核方式及成绩构成考核方式1、本课程考试内容以教学大纲为依据，自学部分不做考试要求。2 、考试为闭卷考试，考试成绩分平时成绩和期末考试成绩，分别在总成绩中占 30和 70。平时成绩依据出勤率、平时作业、课堂表现等情况打分。3 、实践教学环节的成绩计入平时成绩。成绩构成总评成绩平时成绩期末考试成绩平时成绩占 10 期末成绩占 90 五、教材与参考书目赵富鑫、魏彦章主编，太阳电池及应用，北京国防工业出版社， 1985 冯多生，太阳能发电原理与应用 . 北京人民邮电出版社， 2007 桑野等，最新图解太阳光发电大全 . 东京日本工业调查会， 2009 王长贵、崔容强等主编，新能源发电技术中国电力出版社， 2003 年王长贵、崔容强编著，太阳能，北京能源出版社， 1985 喜文化主编，太阳能使用工程技术，兰州兰州大学出版社， 2001 中国太阳能学会主编，太阳能学报特刊 /1999 ，北京太阳能学报编辑部， 1999 六、其它可利用的教学资源6 （ 1）利用实验室多开设实验课，激发学生的学习兴趣。（ 2）一般可分为印刷教材、视听教材和多媒体教材。（ 3）多媒体教材，常指基于计算机的学习软件，也称计算机教学课件。（ 4）网络教学资源，综合应用多种媒体的表现优势并具有交互功能是其最大特点。执笔人诺桑审定人