薄膜太阳能电池
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课程评价
spContent=本课程讲授深入浅出、通俗易懂。内容主要包括当前各类常见薄膜太阳能电池的材料制备方法、电池类型特点、电池结构原理及未来薄膜光伏器件发展的新概念和新技术等。课程可供中高职和本科院校相关专业在校生和专业管理人员、新能源领域内从事太阳能电池相关的研发和工程技术等人员学习参考。
—— 课程团队
课程概述

《薄膜太阳能电池》课程主要对各种类型薄膜太阳能电池的材料特性,制备方法,电池结构种类及其产业化生产和具体应用等方面进行系统的研究和阐述,并对各种薄膜太阳能电池的现状,发展方向及未来展望加以叙述,使学习者对未来光伏器件发展的新概念和新技术有所启示。

       本课程内容主要分为三大部分。第一部分详细介绍国内外太阳能电池,尤其是薄膜太阳能电池的发展状况,并对当前薄膜太阳能电池的研究热点、所面临的主要问题进行分析。第二部分内容主要是太阳能电池的物理基础,包括 PN 结形成机理、光生伏特效应、太阳能电池基本工作原理以及主要性能参数表征等,该部分内容为后面章节奠定基础。第三部分为本课程的重点内容。该部分全面系统地介绍晶体硅薄膜太阳能电池、非晶硅薄膜太阳能电池、砷化镓薄膜太阳能电池、铜铟镓硒薄膜太阳能电池、碲化镉薄膜太阳能电池以及有机聚合物薄膜太阳能电池的材料与电池基本性质、电池的不同结构、材料与电池及组件的制备工艺,并针对各种电池在产业化生产中的一些关键技术进行讨论。

授课目标
通过该课程的学习,学习者可以学习和了解当前薄膜太阳能电池的主要种类、各类薄膜太阳能电池的制备方法和基本特性,电池构造原理等,同时也希望该课程能够引导和启发学习者对未来光伏器件发展的新概念和新技术进行更深入的思考和探索。
课程大纲

薄膜太阳能电池

Thin film solar cells

一、课程的性质与任务

课程性质:本课程涉及当前主要类型薄膜太阳能电池的材料特性、制备方法、工艺流程、电池结构及其在新能源产业中的应用技术。本课程融汇了物理学、化学、固体物理和材料学等多学科的知识,是新能源科学与工程专业课程的重要组成部分。

课程任务:通过该课程的学习,学生可以学习和了解当前薄膜太阳能电池的主要种类、各类薄膜太阳能电池的制备方法和基本特性,电池构造原理等,同时也希望该课程能够引导和启发学习者对未来光伏器件发展的新概念和新技术进行更深入的思考和探索。

二、课程的基本内容及要求

第一章 概论 (2学时)

1. 课程教学内容

1.1太阳能电池简介

1.2 薄膜太阳能电池

2. 课程重点、难点

1)国内外太阳能电池的发展背景及状况;

2)薄膜太阳能电池的主要类型及其特征;

3)薄膜太阳能电池的发展趋势。

第二章 太阳能电池基础 (4学时)

1. 课程教学内容

2.1  PN

2.2 光生伏特效应

2.3 太阳能电池工作原理

2.4 太阳能电池性能参量

2. 课程重点、难点

1PN结形成机理;

2)光生伏特的物理本质;

3)太阳能电池的工作原理;

4)太阳能电池主要性能参量的基本概念及定义。

第三章 硅基薄膜太阳能电池 (22学时)

1. 课程教学内容

3.1晶体硅薄膜太阳能电池

3.2微晶硅薄膜太阳能电池

3.3多晶硅薄膜太阳能电池

3.3非晶硅薄膜太阳能电池

2. 课程重点、难点

1)各种硅基薄膜材料主要特性;

2)各种硅基薄膜材料的沉积技术原理;

3)各种硅基薄膜太阳能电池的主要结构及类型;

4)各种硅基薄膜材料的组件工艺。

第四章 砷化镓薄膜太阳能电池 (6学时)

1. 课程教学内容

4.1 砷化镓材料的基本特性

4.2 砷化镓薄膜材料的制备方法

4.3 砷化镓薄膜太阳能电池的类型及结构

2. 课程重点、难点

1)熟悉砷化镓薄膜太阳能电池材料的特点;

2)掌握砷化镓薄膜材料主要制备方法的种类及基本原理;

3)掌握砷化镓薄膜太阳能电池的主要类型及其典型结构。

第五章 铜铟镓硒薄膜太阳电池 (8学时)

1. 课程教学内容

5.1 铜铟镓硒薄膜材料特性

5.2 铜铟镓硒薄膜太阳能电池的发展历程

5.3 铜铟镓硒吸收层的制备方法

5.4 铜铟镓硒薄膜太阳能电池的结构

5.5 柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池

5.6 铜铟镓硒薄膜太阳能电池的发展趋势

2. 课程重点、难点

1)铜铟镓硒薄膜材料的主要结构特点及性质;

2)铜铟镓硒电池本征层主要制备方法的基本原理过程及特点;

3)铜铟镓硒薄膜太阳能电池的主要结构及类型;

4)柔性铜铟镓硒薄膜太阳能电池的基本结构及关键技术。

第六章 碲化镉薄膜太阳能电池 (4学时)

1.课程教学内容

6.1碲化镉薄膜材料性质

6.2 碲化镉薄膜的制备方法

6.3 碲化镉薄膜太阳能电池结构

6.4 碲化镉薄膜太阳能电池的发展趋势

2.课程重点、难点

1)碲化镉薄膜材料性质;

2)碲化镉薄膜太阳能电池本征层的主要制备方法;

3)碲化镉薄膜太阳能电池的主要结构类型。

第七章 有机聚合物薄膜太阳能电池 (2学时)

1.课程教学内容

7.1 染料敏化太阳能电池的结构

7.2 染料敏化太阳能电池的工作原理及其产业化前景

7.3 有机本体异质结太阳能电池

2.课程重点、难点

1)染料敏化太阳能电池的基本结构;

2)染料敏化太阳能电池的工作原理;

3)有机本体异质结太阳能电池基本特性。

三、课程学时分配

章      节

讲  课  

实  验  

上  机

第一章 概论

2

 

 

第二章 太阳能电池基础

4

 

 

第三章 硅基薄膜太阳能电池

22

 

 

第四章 砷化镓薄膜太阳能电池

6

 

 

第五章 铜铟镓硒薄膜太阳能电池

8

 

 

第六章 碲化镉薄膜太阳能电池

4

 

 

第七章 有机聚合物薄膜太阳能电池

2

 

 

合计

48

 

 

四、大纲说明

1.本课程课堂教学主要采用多媒体和传统教学相结合的教学手段;

2.本课程的考核方式为考试课,闭卷考试。平时成绩30%,期末考试成绩70%

五、参考书目

1.熊绍珍,朱美芳.太阳能电池基础与应用,北京:科学出版社,2009.

2. Jef Poortmans, Vladimir Arkhipov 著,高扬 . 薄膜太阳能电池,上海:上海交通大学出版社,2014.

3.侯海虹,钱斌.薄膜太阳能电池基础教程,北京:科学出版社,2016.

4.钱伯章.太阳能技术及应用,北京:科学技术出版社,2010.

5.刘鉴民.太阳能利用:原理.技术.工程,北京:电子工业出版社,2010.

六、制定人:侯海虹              审定人:马玉龙                批准人:张惠国


预备知识

半导体物理,光学薄膜技术

证书要求

无证书

参考资料

1.熊绍珍,朱美芳.太阳能电池基础与应用,北京:科学出版社,2009.

2. Jef Poortmans, Vladimir Arkhipov 著,高扬 . 薄膜太阳能电池,上海:上海交通大学出版社,2014.

3.侯海虹,钱斌.薄膜太阳能电池基础教程,北京:科学出版社,2016.

4.钱伯章.太阳能技术及应用,北京:科学技术出版社,2010.

5.刘鉴民.太阳能利用:原理.技术.工程,北京:电子工业出版社,2010.