《硅材料生产技术》课程教学大纲.docx

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1、硅材料生产技术课程教学大纲一、第程基本情况课程代码：101145223201课程名称中/英文）：硅材料生产技术/Techno1.ogyofSi1.iconMaicria1.Pnxiuction邨程类别：个性化方向/模块课程学分：3.5总学时：56理论学时：40实验学时：16适用专业：材料物理专业适用对象：本科先修课程：半导体物理与器件，材料物理.，材料研究与测试方法教学环境：多探体教室/实险室开课学院：材料科学与工程学院二、课程简介1 .课程任务与目的硅材料生产技术3是材料物理专业的一门专业方向特色课程课程内容共分为四部分,从直拉单晶硅和博依多晶硅的制备开始、到硅片切割和太阳能电池片制备,涌盅

2、/大部分光伏产业故.涉及了硅材料相关的理论基础、生产工2、生产设符、检测手段等.通过课程的学习，使学生掌握晶体碣:太阳能电池生产流轩、工艺原理及设分操作，著重学生分析、斛决问鹿健力的培养，并建立理论联系实际的思维方法，通过时目前地球能源状况的了解及社会环境的认识,使学生深切了解节能环保对整个人类社会可持续发展的乖要性,引导学生建立节能环保意识,通过案例分析、安全教育和规武制度的学习,培养宽基础.强能力、高素质的具行社.会责任感和职业使命感,富有工程素养和工程实践能力,掌握安全科学、技术的基础理论和方法.能为国家富强、社会进步做出贡献的技术人才.2 .对接培养的闵位能力课程内容与光伏企业品体畦太

3、阳能电池制造和技术闵位对接，学生能绣完成工程设计和技术改造任务，并在新能源材料的复杂系统设计中进行局部或整体创新.培养学生具备制定生产方案、两整工之参数、进行产品测试的能力.为学生从事太阳能光伏研究、技术开发和和产品生产等工作奠定基础.使学生具备在新能改材料相关领域作的能力.三、课程教学目标1.谭程对毕业要求的支撑毕业要求指标点2J能师通过文献研究建立并比较新能源材料制备、加工与应用等互杂J1.程问区的多种方案，毕业要求指标点3.1掌握太阳能光伏和锂离C1.1.池等新能源材料制备、加J：及应用系统的设计/开发方法和技术,了解影响设计In标和技术方案的各种因素.【毕业要求指标点4.1J能峥基于科

4、学原理和专业理论,通过文献研究或相关方法,调研和分析太阳能光伏和脚离子电池等新能源材料领域更杂工程问他的解决方窠。毕业要求指标点5.2能够选择与使用恰当的仪器、信息资源、工程工具和专业模拟软件，骨对新Ife源材料领域的复杂工程问鹿进行分析，并is行计算与设计。2课程教学目标对应事业要求指标点.具体内容如下：.教学目标1：学习结晶和定向凝固基础理论,掌握及运用结晶和定向青冏理论分析、耨择及控制品体的生长过程及晶体珪中杂质的控制；能畴对结品过程进行分折，揭示热场控制与晶体硅质证之间的关系，悭弱将理论分析用于实际案例，比较硅材料制备加工方案的优豌点.（支撵毕业要求指标点2.3教学目标2：通过硅材料专

5、业知识的学习,拿握比拉垠晶硅、铸造多晶硅、硅片切割及太阳能电池的生产工之及其影响闪去.熟悉其生产所需原材料及设的,具有分析、解决硅材料实际生产问题的能力,能够分析评优化硅锭、硅片和电池片制的与加工的工艺参数.（支揖毕业要求指标点3.1）教学目标3：掌握半导体及太阳能电池相关的葩本知识和原理，能防通过华将体葩础知识分析、设计、优化太阳能电池的结构；照态太阳能电池片的生产流程及设备，通过硅片和太阳能电池片实例分析的学习与讨论，培养学生对光伏领域的电杂工程问诳行分析,解决能力.（支推毕业要求指标点4.1）教学目标4：通过硅材料表征知识的学习，使学生掌握珪锭和徒片的性能参数、冽试原理及设备，具得选择、

6、使用恰当表征手段的能力。结合硅晶体电阻率测试、高纯水制备等项目的讨论和实验，掌握太阳Ife光伏和锂圉子电池等新能源材料制备方法和技术，住第时硅材料生产领域的熨杂工程向Sfi进行分析与计V（支找!毕业要求指标点5.2）四、程教学内容、学时分配和具体安排（-学时分配主题或知识点教学内容总学时学时完成课程教学目标讲课实险实践主阳或知识点1结晶理论4IOOI主咫或知识点2区焙单晶娃的制备62402,4主阳或知识点3克拉IR晶硅的制备8402,4主网或知识点4多晶硅特锭法础理论2200I主即或知识点5多品硅防锭41002主网或知识点6陆造多晶硅中的杂质84401.4主网或知识点7硅片加工原辅料和主要设符

7、14002主咫或知识点8硅片加工工艺66O02主题或知识点9硅材料的表征44004主题或知识点IO太阳能电池的制备106403,4合计5610160(-实骁教学安排序号实验/实践项目名称实验学时实验类型实验要求旬纲人数备注1珪单晶电阻率的测试4琮合性必做4-62化学腐蚀法检测品体缺陷4脸证性必做4-63硅单品少数骐流于寿命的测试4综合性必做4-64岗子交换法制备纯水以及将纯水的检测4演示性必做4-6五、教学内容及教学设计主J1.或知识点1结晶理论1 .教学内容(1)热场与单晶生长：晶体生长系统中的能显关系及结晶驱动力：温度梯度对晶体生长过程的影响，包括生长速度、生长界面等。晶体牛.长过程中需要

8、的确控制热场，需要耐心细诙和精益求精的工作态慢，体现了工匠精神“(2)晶核的形成和长大：自发形核及非自发形核的概念：热力学界面健理论和原了聚集理论及其优缺点：晶体生长过程.(3)生长界面结构模型：“二维表面成核.侧向层状生长”模型.(4)分凝效应：分凝效应的概念及杂就浓度分布规律。分凝效应既可以用于去除杂质,也公影响掺杂过程，体现了事物的两面性,应具体情况具体分析,培养学生的科学思维能力.2 .教学正点结晶第动力；温度悌度对晶体生长过程的影响：品体生长过程：分凝效应的概念及杂质浓度分布规律.3 .教学难点生长界面结构模型：杂质浓度分布规律.4 .教学方案设计（含教学方法、教学手段）主要是讲授法

9、，通过板竹和名媒体结合的方式，以展示图片、引用数据等手段配合视频讲授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动，促iS学生对知识点的掌握.5 或知识点2区博单IK硅的制餐1.教学内容（1）区络法简介：水平区熔及悬浮区塔法的结构和原理.（2）区烙单品珪的生长过程：区熔单晶硅晶体生长的过程和影响因索.（3）区熔单晶的掺杂：区熔单晶硅的杂质和电阻率分布：区熔单晶硅的主要掺杂方法.通过中子殖变掺杂技术与传统技术的对比培养学生的创新思维能力，2 .教学曳点区焰单晶硅晶体生长的过程和影响因素：区增胞晶硅的主要掺杂方法.3 .教学难点区熔单品硅的杂质和电阳率分布。1教学方案设计含教学方法、教学手段）主要是讲授法

10、，通过板竹和第媒体结合的方式，以展示图片、用用数据等手段配合视版讲授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动，促进学生对知识点的掌握.主XM知识点3直拉单晶硅的制备1 .教学内容（1）真知单品硅的原辅料及主要设备：百拉单晶硅的原辅料介绍，包括靠原料、籽品、川娟等：口拉单晶硅炉和硅料清洗机的主要结构。（2）色拉电晶硅的生长技术：直拉单晶硅的工艺流程；直拉单晶硅的操作过程；拉速、温度曲线及相升速度的计算：弁常情况及处理方法,分析互拉总晶硅生产过程中可能遇到的安全问题.强化安全意识和贲住感.（3）其它比拉技术：主要有整控出拉技术、连续生长技术和液体湿盅宜拉技术.（4）直拉单品徒的掺杂：巴拉单晶硅的杂质

11、分布规律：半存体掺杂种类和方式的选择及掺杂陋计必，2 .教学重点直拉单品辞炉的主要结构：宜拉地晶硅的工艺流程和操作过程：半导体掺朵种类的选择及掺杂量计算.3 .教学难点种晶温度的判断；烟升速哎的计算：半导体掺杂年计算，4 教学方案设计（含教学方法、教学手段）主要是讲授法,通过板书和多媒体结合的方式.以展示图片、引用数据等手段配合视领讲授教材内容，采用提问、讨论的形式进行互动,促进学生对知识点的掌握。通过单品珪在太阳能电池上的应用引导学生城立环保意识，强调可持续发展的重要性。5 题或知识点4多晶硅能性却D理论1 .教学内容（1）定向凝固生长原理：成分过冷理论和界面稳定动力学理论的介绍.通过定向凝

12、固在高温合金中的应用实例一肮空涡轮叶片的制备及发展,培养爱国情怀及创新意识.（2）多品珪的定向凝固：多晶硅的平面凝固技术：定向凝固凝固界面形态的分析及利断：多品硅铸锭的晶粒尺寸分布。2 .教学筮点成分过冷理论和界面稳定动力学理论：多晶硅的平面凝固技术.3 .教学难点定向凝固凝固界面形态的分析及判断.4 教学方案设计含教学方法、教学手段）主要是讲授法，通过板书和多场体结合的方式，以展示图片、引用数据等手段配合视频讲授教材内容，采用提问、讨论的形式进行互动，促迸学生对知识点的掌握,主题或知识点5多晶硅能健1 .教学内容（1）多晶硅铸锭技术简介：多晶硅铸锭定向凝固生长方法,包括浇铸法、布里奇曼法、热

13、交换法和电整精锭法.（2）铸锭的主要原辅料及设备：介绍铸锭用染料和地蜗：多品眯铸淀炉和坨塌喷涂设笛的结构及作用，（3多晶硅铸锭工艺：多晶硅锌锭工艺流程及具体操作步骤，2 .教学曳点多晶硅铸淀炉的结构及作用：多晶硅铸惶1.2流程及具体操作步骤.3 .教学难点无。4 1教学方案设计含教学方法、教学手段）主要是讲授法，通过板竹和多媒体结合的方式，以展示图片、弓I用数据等手段配合视频讲授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动，促进学生对知识点的掌握.学习多晶硅定向藤固安全规程，进行安全教育,培养具有社会货任感和职业使命感,富有工程素养的人才.主题或知识点6仲造多晶硅中的杂质1 .教学内容（1）铸造多晶

14、硅中的氧:氧杂瓶的来源和浓度分布：多晶硅中氧的存在状态,包括间隙态、乳施主和朝沉淀.分析不同的狗存在状态对硅材料的影响,理解精益求精的工匠精神.（2）铸造多晶硅中的碳、缸和班：铸造多晶硅中碳、一和氢的来源、浓度和存在状态。（3）铸造多品珪中的金属杂质和吸杂：铸造多晶硅:中的金属杂旗的来源、形态及时材料性能的影响；佥属杂质的控制。（4）帏造多晶硅中的缺陷：铸造算晶硅的晶界和位错的特性及其对材料性能的影响，2 .教学曳点多晶硅中氧的存在状态：铸造多晶硅中碳、觥和级的来源：金属杂版的控制：铸造多品段的品界和位错时材料性能的影响。3 .教学难点铸造多晶硅中氧沉淀随温度的变化：铸造多晶硅中品界和位错的特性4 .教学方案设计含教学方法教学手段）主要是讲授法，通过板书和多媒体结合的方式，以展示图片、引用数据等手段配合视领许授教材内容.采用提问、讨论的形式进行互动,促进学生对知识点的掌握.引导学生用本章内容分析生产中遇到的“枝晶”问题.提高学生工程素养,培养能为国家富强、社会进步做出贡献的技术人才.主题或知识点7硅片加工朦“科主要设备1 .教学内容（1）原铺料：传统砂浆切割及金刚线切割所用原辅料、包括能科、金刚缓、清洗剂等的简介：金刚线的分类和制备工艺流程.通过氧脆的事故案例强化安全意识,深入理解责任感“（2）切片主要设需；滚磨开方设需、清洗设备和切片设得的结构、作用及特点。2 .教学