《太阳能电池材料》课程教学大纲.docx

太阳能电池材料课程教学大纲一、课程基本情况课程代码:101145223202课程名称中/英文K太阳他电池材料/So1.arCe1.1.Materia1.s课程类别：专业方向特色课程学分r3总学时：48理论学时：36实验学时：12适用专业：材料物理适用对象；本科先修课程：半导体物理与案件，材料研究与泅试方法，固体物理，材料物理教学环境：多媒体教室/实验室开课学院：材料科学与工程学院二、课程而介1 .课程任务与目的太阳能电池材料讲述了太阳电池的结构与光电转换原理、太阳能电池材料的种类、性能特点和制的技术、薄膜太阳能电池的应用以及聚合物太阳能电池及其面临的主要挑战等内容，通过本课程的学习,使学生掌握主要太阳能电池材料的制法技术与性能特点及其工程应用，建立理论联系实际的思维方法.在学习半导体物理基础知识时，介绍最近的中美贸易战传达”核心技术是国之理器“，激发学生夯实专业基础，培养学生的爱国主义精神、工匠精神、探索精神：在学习硅太阳能电池的制造过程时,介绍中国企业通过不断的技术创新和努力,逐渐在全球硅太阳能电池市场中占据重要地位培养学生的民族自豪感和科技报国的情怀；在学习化合物半导体太阳能电池的研究进展时，介绍科研工作者在面对技术难燃时基持不懈、勇于探索，克服了材料制备、那件工艺等方面的诸多困难，才有了现在的科研成果，鼓励学生在学习和研究中要有不怕困或、持之以恒的精神；在学习行机太阳能电池材料时，介绍其来源丰富且成本较低，有助于也少对传统能源的依赖，推动能源的可持续利用，培养学生的环保意识和对社会可持续发展的贡任矮：在学习桀料败化太阳能电池材料时，介绍染料敏化太阳能电池是科学家们经过长期观察和研究,深入理解光合作用的机制,并将其原理应用于太阳能电池中研制而成的.培养学生对力然的探索精神和创新思维.2 .对接培养的岗位能力要求学生勉悉太阳能电池制造工艺流程及工作原理，具彳i定的光伏材料研发、生产及检测能力，能防从事碎片、电池片、祖件等光伏相关的技术工作：在面对实际生产和应用中的问题时，具备创新意识与创新能力，能旗运用所学知识和羟验，提出创新性的解决方案。三、课程教学目标1.课程对毕业要求的支撑毕业要求指标点2.4能运用材料物理基本俅理,借助文觥研究,并从可持续发展的角发分析材料制冬与加工过程的影响因素和质址捽制指标，获得有效结论“毕业要求指标点£4能够选择使用信息技术工具软件，对新能源材料领域的发朵工程问题中的数据进行整理，时试除结果进行关联、分析和解律.并通过信息综合手段获得合理有效结论。毕业要求指标点7.2能够站在环境和社会可持续发展的角度思考新能源材料可备与加J1.等领域工程实践的可持续性，时太阳能电池和锂高于电池的性能进行分析,并评价产品周期中可能对人类和环境造成的损害和吃患.毕业要求指标点10.2J"解太阳能光伏和锂离子电池等新能源材料柒域的国际发展趋势、研究热点，理解和尊重世界不同语言、文化的差异性和多元化。2.课程教学目标对应毕业要求指标点，具体内容如下教学目标1：掌握太阳能电池用硅材料、化合物薄膜半导体、有机太阳能电池材料和柒料敏化电池材料的特点、基本性质、制备原理及制Sn:2流程.能够附用太阳能材料专业知识的基本原理,对太阳能材料制备与加工进行识别、表达和分析,以获得有效结论.（支撑毕业要求指标点2.4）教学目标2：培养学生选择、应用太阳能电池材料的能力，具备材料研发设计和改性能力,能帔设计针对光伏工程何明的解决方案，设计满足特定倚求的系统或工艺流程，了解国际研窕热点、发展趋势.为学生从事太阳能电池相关的工作奠定整实的基础.（支撑毕业要求指标点10.2）教学目标3：根据常握的太阳能电池材料的测试实脸方法及相关的基本阻理,健弊针对光伏工程领域的受杂工程问即设计实验,并对实验数据进行采集、处理和斛桥，得到合理有效结论.（支探毕业要求指标点4.1）教学目标4：了解全球环境和可持续发展面临的问超，理解环境保护和可持续发展与光伏工程实践的关系.培养学生具有良好的工程职业道他及表任心.（支捏毕业要求指标点7.2）四、校学课时安排（-学时分配主趣或知识点教学内容总学时学时完成课程讲课实脸实践教学目标主题或如识点1太阳能电池物理基础168801.4主题或知识点2硅基太阳能电池材料及制备技术1410401.2,3,4主题或知识点3化合物半导体太阳能电池材料及制备技术88O01.2,3.4主题或知识点4有机太阳能电池材料及其应用66O01,3,4主题或知识点5染料敏化太阳能电池材料及其应用11O01,3,4合计4836120（二）实践教学安排序号实验/实践项目名称实验/实践学时实验/实类型实脸/实要求每组人数备注1太阳能电池性能冽试4综合性必做4-52太阳能电池负段实验4综合性必做4-53太阳能控制器工作原理实验4综合性必做4-5五、教学内容及教学设计主JHU太阳能电池物理基硼1.教学内容（D半导体物理艇础：平导体的能带结构；杂桢与缺陷种类及其对华导体的影响；平衡态毂流于和蒋平衡教流子：技流于输运过程：p-n结的制备及原理：金属-半导体接触和MS结构的能带结构.（2）太阳能电池基础：半导体光吸收的物理过程：光生伏特效应：太阳能电池的电波电压特性。（3）太阳能电池性能多数：太阳能电池性能参数测试条件与测试系统；太阳能电池I-V曲线的施本特征；入射光子-电流转换效率IPCE的基本概念及测试，（4）太阳能电池材料的分类：主要包括晶硅电池、半导体化合物电池、有机光伏电池等的基本结构.2.教学重点半导体物理基础：半导体光吸收和光生伏特效应：栽流子输运：PF结的原理：太阳能电池卜丫曲戏的基本特征,3.教学难点半导体的能带结构：金旗-半导体接触和MIS结构的能带结构：入射光子-电流转换效率IPCE.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，米用提问、讨论的形式进行互动,促进学生对知识点的掌握。引入科学家事迹和小故事，培养学生吃苦耐劳、精益求精及创新的工匠相神。主题2硅箱太阳能电池材料及制备技术1 .教学内容（1）单品硅太阳能电池材料与制备技术：硅的基本性舫及其应用：太阳能电池用成晶硅材料及其制备：中.晶硅材料中的杂质与缺陷.（2）多品珪太阳能电池材料与制备技术：铸造多晶硅、带硅材料、多品硅薄膜及其制备：多品硅材料中的杂质与缺陷。（3）非晶硅薄膜太阳能电池材料与制法技术：非晶硅薄膜的璃木性质和制J方法：非晶硅薄膜中的乳及光致衰退现以：非品硅薄膜的合金化和晶化.（4>硅基材料的光伏应用：晶体硅太阳能电池、薄膜太阳能电池和硅基薄被太阳能也池研咒进展.2 .教学重点太阳能电池用单品碎、多品硅和作品础薄腴材料的制备技术；单品硅和多品徒材料中的杂质与缺陷；非晶硅漏股的光致衰退现象。3 .教学难点单晶硅和多晶硅材料中的杂质与法陷：非晶硅薄股的光致衰退理思.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版讲授教材内容,我用提问'讨论的形式进行互动，促进学生对知识点的掌握，将环境保护、绿色发展理念融入硅基太阳能电池的应用中，培养学生环境保护的货任感和节能意识。5 霖3.化合物半导体太阳能电池材料及制备技术1.教学内容（1）化合物半导体太阳能电池材料概述.（2）GaAs太阳能电池材料及其制爵：GaAs材料的基本性质和制备方法：GnAs材料中的杂质和缺陷：GaAS太阳能电池的结构、性质及发展状况。（3>CdTe太阳能电池材料及其制备：CdTe材料的葩本性质和制备方法：CdTe太阳能电池结构、性质及发展状况。（4>C1.S及C1.GS系太阳能电池材料及其制备:CIS（CIGS）材料的基本性质:CIS及CIGS系太阳能电池结构、性质及发掘状况，2 .教学第点GaAs.QiTe、C1.S及C1.GS系太阳能电池材料的基本性质和制备方法。3 .教学难点GaAs材料中的杂质和戏陷.4 .教学方案设计含教学方法、教学手段）主要是讲授法，通过板节和多探体给合的方式，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鸵握,通过分析神"系列使用的GaAS太阳能电池，强化学生的爱国希神和民族自强感,以薄膜太阳能电池的应用为例，强调可持续发展和绿色环保的曳要性.切4有机太附能电池材料及其应用1 .教学内容（!）有机太阳能电池材料概述；有机太阳能电池材料及零件的研究背弟和研究进展.（2）有机半炉体材料物理茶础及太阳能电池原理：有机半导体材料物理恭础；有机太阳能电池工作原理及内部的电荷传移过程.（3）有机太阳能电池材料与器件：常用的有机太阳能电池材料：有机太阳能电池的结构.（4）有机太阳能电池制备工艺：有机太阳能电池制备工艺流程及制备系统.，2 .教学重点有机太阳能电池工作原理及内部的电荷转移过程；有机太阳能电池制密工艺。3 .教学难点有机太KI能电池工作原理及内部的电荷转移过程.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。通过新型有机太阳能电池材料的学习，让学生体会科技创新的思路与方法，培养学生科技创新的能力，主震5.柒料敏化太阳能电池材料及其应用1 .教学内容（1）染科敏化太阳能电池：染料敏化太阳能电池结构与工作原理.（2）光阳极材料，光阳极材料概述：TiO2及其他制化物半导体材料.（3）染料：染料概述；金属络合物.U卜咻和IttR、有机染料的基本性质和作用原理：染料分子在半导体去面的吸附。（4）其他材料:对电极和电解质的性质及现状。2 .教学的点染料收化太阳能电池的结构与工作原理；半8体光阳极：有机染料的作用原理，3 .教学难点鎏料敢化太阳能电池的工作原理：有机柒料的作用原理.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。对比染料取化太阳能电池与传统太阳能电池的机理差别提供创新的思路与方法,培养学牛.科技创新的能力,通过柔性电池的应用实例，增加学生对学习科学知识的兴理与动力.六、学生成绩评定1 .课程考核方式及比例本课程为专业方向特色课程，i果程考核采用平时考核和期末考试相结合的方式进行.平时考核主要包括考勤、作业、课堂表现、阶段测验和实验.其中课堂表现包括听课情况、发*情况、合作学习脩况等.期末考试采用闭卷笔试形式.本深程总评成绩中,按平时成绩占50%,期末考试50%记入课程的总成绩，具体评定方式见成绩评定表。学生成缄评定表考核方式平时成绩期中考试期末考试出勤作业课堂表现阶段测验粹解项目小论文成绩比例%1010101010502 .课程考核方式讦价权本课程教学目标与考核方