《新型薄膜太陽能電池》課程教學(xué)大綱

《新型薄膜太陽能電池》課程教學(xué)大綱一、課程基本信息課程名稱新型薄膜太陽能電池課程編號(hào)課程性質(zhì)專業(yè)選修課課程類別專業(yè)課開課單位無機(jī)材料教研室授課學(xué)期第7學(xué)期學(xué)分/學(xué)時(shí)2/30課內(nèi)學(xué)時(shí)30理論授課30上機(jī)學(xué)時(shí)0課內(nèi)實(shí)踐0實(shí)驗(yàn)學(xué)時(shí)0課外學(xué)時(shí)40適用專業(yè)新能源材料與器件是否雙語否先修課程《材料科學(xué)基礎(chǔ)》、《固體物理》、《半導(dǎo)體材料與器件》后續(xù)課程畢業(yè)實(shí)習(xí)、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）二、課程簡(jiǎn)介新型薄膜太陽能電池是新能源材料與器件專業(yè)的一門專業(yè)選修課，通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生掌握研究薄膜太陽能電池材料制備技術(shù)及原理，為學(xué)習(xí)后續(xù)的實(shí)踐課程奠定必要的基礎(chǔ)。課程主要對(duì)各種類型薄膜太陽能電池的材料特性，制備方法，電池結(jié)構(gòu)種類及其產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)和具體應(yīng)用等方面進(jìn)行系統(tǒng)的研究和闡述，并對(duì)各種薄膜太陽能電池的現(xiàn)狀，發(fā)展方向及未來展望加以敘述，使學(xué)習(xí)者對(duì)未來光伏器件發(fā)展的新概念和新技術(shù)有所啟示。本課程內(nèi)容主要分為三大部分。第一部分詳細(xì)介紹國(guó)內(nèi)外太陽能電池，尤其是薄膜太陽能電池的發(fā)展?fàn)顩r，并對(duì)當(dāng)前薄膜太陽能電池的研究熱點(diǎn)、所面臨的主要問題進(jìn)行分析。第二部分內(nèi)容主要是太陽能電池的物理基礎(chǔ)，包括PN結(jié)形成機(jī)理、光生伏特效應(yīng)、太陽能電池基本工作原理以及主要性能參數(shù)表征等，該部分內(nèi)容為后面章節(jié)奠定基礎(chǔ)。第三部分為本課程的重點(diǎn)內(nèi)容。該部分全面系統(tǒng)地介紹晶體硅薄膜太陽能電池、非晶硅薄膜太陽能電池、砷化鎵薄膜太陽能電池、碲化鎘薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池、銅鋅錫硫薄膜太陽能電池、硫化銻薄膜太陽能電池、鈣鈦礦薄膜太陽能電池和染料敏化太陽能電池的材料與電池基本性質(zhì)、電池的不同結(jié)構(gòu)、材料與電池及組件的制備工藝，并針對(duì)各種電池在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行討論。要求學(xué)生掌握太陽能電池的物理基礎(chǔ)，熟悉各類型新型的薄膜太陽能電池；培養(yǎng)學(xué)生在工藝設(shè)計(jì)問題的技術(shù)方案中體現(xiàn)節(jié)能、環(huán)境友好、可持續(xù)的發(fā)展價(jià)值觀，以及體現(xiàn)以人為本的設(shè)計(jì)價(jià)值觀；培養(yǎng)為人民創(chuàng)造更舒適、安全、美好的產(chǎn)品和生活方式的社會(huì)責(zé)任感；培養(yǎng)創(chuàng)新精神、科學(xué)精神，樹立正確的人生觀和價(jià)值觀。三、課程目標(biāo)及對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐（一）課程目標(biāo)通過本課程的學(xué)習(xí)，使學(xué)生達(dá)到以下目標(biāo)：課程目標(biāo)1.使學(xué)生了解太陽能電池在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位與作用，了解太陽能電池產(chǎn)品的分類和發(fā)展方向；掌握太陽能電池的生產(chǎn)技術(shù)、工藝流程以及物質(zhì)與能量的有效利用，獲得生產(chǎn)問題的解決方案或?qū)Σ煌桨高M(jìn)行比較的方法。通過太陽能電池的發(fā)展與現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷，培育學(xué)生的科學(xué)思維，探索創(chuàng)新的精神、精益求精的工匠精神。課程目標(biāo)2.使學(xué)生能夠具備運(yùn)用新能源材料與器件先修課的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行產(chǎn)品路線與工藝流程的比較判斷與優(yōu)選的能力。并在設(shè)計(jì)過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。課程目標(biāo)3.使學(xué)生能夠合理的分析產(chǎn)品路線與工藝流程，能夠正確評(píng)價(jià)太陽能電池生產(chǎn)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、安全和可持續(xù)發(fā)展的影響。理解工程人員應(yīng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，并能采取有效措施降低或避免其不利影響。課程目標(biāo)對(duì)畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)的支撐課程目標(biāo)支撐畢業(yè)要求指標(biāo)點(diǎn)畢業(yè)要求課程目標(biāo)1指標(biāo)點(diǎn)2-1：掌握工程科學(xué)基本原理。2-問題分析課程目標(biāo)2指標(biāo)點(diǎn)4-3：掌握新能源材料工程科學(xué)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)的基本原理和方法，能對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理和分析，并通過信息綜合得到合理有效的結(jié)論。指標(biāo)點(diǎn)10-1：具備就新能源材料復(fù)雜工程問題與業(yè)界同行及社會(huì)公眾進(jìn)行有效溝通和交流，準(zhǔn)確有效的陳述發(fā)言、清晰表達(dá)或回應(yīng)指令的能力，以及具備撰寫報(bào)告和設(shè)計(jì)文稿的能力。4-研究10-溝通課程目標(biāo)3指標(biāo)點(diǎn)6-2：了解新能源材料工程實(shí)踐及解決方案的社會(huì)制約因素，能夠合理分析與評(píng)價(jià)新能源材料工程實(shí)踐和復(fù)雜工程問題解決方案對(duì)社會(huì)、健康、安全、法律以及文化等方面的影響。指標(biāo)點(diǎn)6-2：能夠正確認(rèn)識(shí)新能源材料實(shí)踐對(duì)環(huán)境和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的影響，明確實(shí)施新能源材料工程實(shí)踐及其解決方案中應(yīng)承擔(dān)的責(zé)任。指標(biāo)點(diǎn)7-1：能夠理解和評(píng)價(jià)新能源材料產(chǎn)品或新能源材料項(xiàng)目對(duì)人文和自然環(huán)境的影響。指標(biāo)點(diǎn)7-2：了解新能源材料產(chǎn)品及工程項(xiàng)目的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，能針對(duì)可能產(chǎn)生的不良影響給出積極的應(yīng)對(duì)方案。指標(biāo)點(diǎn)7-3：在工程實(shí)踐中主動(dòng)應(yīng)用能夠改善環(huán)境、促進(jìn)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的先進(jìn)技術(shù)。指標(biāo)點(diǎn)8-1：具有良好的思想素質(zhì)和社會(huì)道德。指標(biāo)點(diǎn)8-2：具有正確的世界觀和人生觀。指標(biāo)點(diǎn)8-3：具有社會(huì)責(zé)任感。指標(biāo)點(diǎn)8-4：能夠在工程實(shí)踐中理解并遵守工程職業(yè)道德和規(guī)范，履行職責(zé)。6-工程與社會(huì)7-環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展8-職業(yè)規(guī)范四、課程基本教學(xué)內(nèi)容及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程基本教學(xué)內(nèi)容第一單元薄膜太陽能電池發(fā)展（學(xué)時(shí)數(shù)：4學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容詳細(xì)介紹國(guó)內(nèi)外太陽能電池，尤其是薄膜太陽能電池的發(fā)展?fàn)顩r，并對(duì)當(dāng)前薄膜太陽能電池的研究熱點(diǎn)、所面臨的主要問題進(jìn)行分析。介紹我國(guó)薄膜太陽能發(fā)展史，展示我國(guó)新能源行業(yè)取得的成就，尤其是我國(guó)科學(xué)家在新型薄膜太陽能電池領(lǐng)域所做的貢獻(xiàn)。讓學(xué)生體會(huì)到作為中國(guó)人的驕傲，增強(qiáng)其民族自信心和自豪感。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)新型薄膜太陽能電池的基本內(nèi)容，新能源行業(yè)的特點(diǎn)及發(fā)展方向。3.教學(xué)方法（1）通過多媒體課件和傳統(tǒng)教學(xué)相結(jié)合的教學(xué)方式，全面闡述新能源行業(yè)，特別是薄膜太陽能電池在國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的重要地位；（2）通過課堂練習(xí)和課堂討論，展示新能源行業(yè)的快速發(fā)展以及薄膜太陽能電池在工程實(shí)際領(lǐng)域中的重要地位；（3）隨著新工藝的不斷開發(fā)，薄膜太陽能電池知識(shí)也需隨之增長(zhǎng)，鼓勵(lì)學(xué)生課下查閱文獻(xiàn)，進(jìn)一步加深對(duì)行業(yè)發(fā)展動(dòng)態(tài)的了解，培育學(xué)生的科學(xué)思維和探索創(chuàng)新的精神。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果作為高等院校新能源專業(yè)的學(xué)生，通過該單元的學(xué)習(xí)，可以了解本課程的性質(zhì)和主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握本課程的學(xué)習(xí)方法。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)1.使學(xué)生了解薄膜太陽能電池在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的重要地位與作用，了解薄膜太陽能電池的分類和發(fā)展方向；掌握薄膜太陽能電池的生產(chǎn)技術(shù)、工藝流程和關(guān)鍵設(shè)備以及物質(zhì)與能量的有效利用，獲得新能源問題的解決方案或?qū)Σ煌桨高M(jìn)行比較的方法。通過薄膜太陽能電池的發(fā)展與現(xiàn)狀，激發(fā)學(xué)生的愛國(guó)主義情懷，培育學(xué)生的科學(xué)思維，探索創(chuàng)新的精神、精益求精的工匠精神。課程目標(biāo)3.使學(xué)生能夠合理的分析產(chǎn)品路線與工藝流程，能夠正確評(píng)價(jià)薄膜太陽能電池生產(chǎn)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、安全和可持續(xù)發(fā)展的影響。理解工程人員應(yīng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，并能采取有效措施降低或避免其不利影響。第二單元太陽能電池的物理基礎(chǔ)（學(xué)時(shí)數(shù)：8學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容主要是太陽能電池的物理基礎(chǔ)，包括PN結(jié)形成機(jī)理、光生伏特效應(yīng)、太陽能電池基本工作原理以及主要性能參數(shù)表征等，該部分內(nèi)容為后面章節(jié)奠定基礎(chǔ)。并舉一反三，要求學(xué)生自學(xué)本課程的其他章節(jié)，加深對(duì)其他章節(jié)內(nèi)容的理解和掌握。2.重點(diǎn)和難點(diǎn)重點(diǎn)：學(xué)生需要深入理解太陽能電池的基本工作原理和主要性能參數(shù)，掌握各種制備工藝及優(yōu)缺點(diǎn)，了解太陽能電池的串聯(lián)和并聯(lián)組合技術(shù)。難點(diǎn)：學(xué)生需要理解太陽能電池的物理基礎(chǔ)理論，如PN結(jié)形成機(jī)理、光生伏特效應(yīng)等，這些理論較為抽象，需要較強(qiáng)的物理基礎(chǔ)。同時(shí)，太陽能電池的性能優(yōu)化方法也是一個(gè)難點(diǎn)，需要學(xué)生具備一定的創(chuàng)新思維和實(shí)踐能力。3.教學(xué)方法理論教學(xué)與實(shí)驗(yàn)教學(xué)相結(jié)合，通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證加深對(duì)理論的理解。案例分析法，講解實(shí)際工程中的應(yīng)用實(shí)例，使學(xué)生了解太陽能電池的實(shí)際工作原理和性能優(yōu)化方法?；?dòng)教學(xué)法，鼓勵(lì)學(xué)生提問、發(fā)表觀點(diǎn)，提高課堂活躍度，激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣。及時(shí)反饋和解答學(xué)生的問題，確保學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中遇到的困難得到解決。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過學(xué)習(xí)本課程，學(xué)生應(yīng)能掌握太陽能電池的物理基礎(chǔ)，了解PN結(jié)形成機(jī)理、光生伏特效應(yīng)、太陽能電池基本工作原理以及主要性能參數(shù)表征等知識(shí)點(diǎn)。此外，學(xué)生應(yīng)能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析太陽能電池的性能，為其后繼學(xué)習(xí)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。5.支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)2.使學(xué)生能夠具備運(yùn)用新能源材料與器件先修課的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行產(chǎn)品路線與工藝流程的比較判斷與優(yōu)選的能力。并在設(shè)計(jì)過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。課程目標(biāo)3.使學(xué)生能夠合理的分析產(chǎn)品路線與工藝流程，能夠正確評(píng)價(jià)太陽能電池生產(chǎn)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、安全和可持續(xù)發(fā)展的影響。理解工程人員應(yīng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，并能采取有效措施降低或避免其不利影響。第三單元典型薄膜太陽能電池（學(xué)時(shí)數(shù)：18學(xué)時(shí)）1.課程主要內(nèi)容全面系統(tǒng)地介紹晶體硅薄膜太陽能電池、非晶硅薄膜太陽能電池、砷化鎵薄膜太陽能電池、碲化鎘薄膜太陽能電池、銅銦鎵硒薄膜太陽能電池、銅鋅錫硫薄膜太陽能電池、硫化銻薄膜太陽能電池、鈣鈦礦薄膜太陽能電池和染料敏化太陽能電池的材料與電池基本性質(zhì)、電池的不同結(jié)構(gòu)、材料與電池及組件的制備工藝，并針對(duì)各種電池在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中的一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行討論。2.重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：在于全面深入地理解各種薄膜太陽能電池的的材料與電池基本性質(zhì)、電池的不同結(jié)構(gòu)、材料與電池及組件的制備工藝。對(duì)于每一種電池，我們將重點(diǎn)探討其在產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)中的關(guān)鍵技術(shù)。難點(diǎn)：主要在于對(duì)電池制備工藝的理解和掌握。這需要學(xué)生具備一定的理論知識(shí)，同時(shí)能將理論知識(shí)運(yùn)用到實(shí)際制備過程中，解決實(shí)際問題。3.教學(xué)方法本課程采用講授和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法。講授部分主要包括理論知識(shí)和實(shí)際應(yīng)用案例的講解，實(shí)踐部分則通過實(shí)驗(yàn)和實(shí)習(xí)等方式，讓學(xué)生親身參與電池的制備過程，提高學(xué)生的動(dòng)手能力和解決問題的能力。4.學(xué)生學(xué)習(xí)預(yù)期成果通過本課程的學(xué)習(xí)，學(xué)生應(yīng)能掌握各種薄膜太陽能電池的基本性質(zhì)、結(jié)構(gòu)、制備工藝，并能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析和解決實(shí)際問題。此外，學(xué)生還應(yīng)具備一定的科研能力和創(chuàng)新意識(shí)，能在未來的工作和學(xué)習(xí)中獨(dú)立分析和解決問題。支撐課程目標(biāo)課程目標(biāo)2.使學(xué)生能夠具備運(yùn)用新能源材料與器件先修課的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行產(chǎn)品路線與工藝流程的比較判斷與優(yōu)選的能力。并在設(shè)計(jì)過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。課程目標(biāo)3.使學(xué)生能夠合理的分析產(chǎn)品路線與工藝流程，能夠正確評(píng)價(jià)太陽能電池生產(chǎn)對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境、安全和可持續(xù)發(fā)展的影響。理解工程人員應(yīng)承擔(dān)的社會(huì)責(zé)任，并能采取有效措施降低或避免其不利影響。（二）課程基本教學(xué)內(nèi)容對(duì)課程目標(biāo)的支撐課程教學(xué)內(nèi)容教學(xué)方法支撐的課程目標(biāo)學(xué)時(shí)安排課內(nèi)課外學(xué)時(shí)比例薄膜太陽能電池發(fā)展講授法、課堂練習(xí)、專題討論課程目標(biāo)141:1.33太陽能電池的物理基礎(chǔ)講授法、專題討論、課堂測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)2、381:1.33典型薄膜太陽能電池講授和實(shí)踐相結(jié)合的教學(xué)方法課程目標(biāo)2、3181:1.33合計(jì)30五、課程考核及對(duì)課程目標(biāo)的支撐（一）課程考核課程成績(jī)構(gòu)成（百分制）課程成績(jī)構(gòu)成比例考核環(huán)節(jié)目標(biāo)分值考核/評(píng)價(jià)細(xì)則平時(shí)成績(jī)70%作業(yè)40本門課程5次作業(yè)，每次10分。主要考核內(nèi)容：階段性重點(diǎn)難點(diǎn)作業(yè)評(píng)分的具體標(biāo)準(zhǔn)：能按時(shí)認(rèn)真完成布置的作業(yè)，書寫工整，答案正確合理（9-10分）；能按時(shí)完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫基本工整，答案正確（7.5-8.9分）；能按時(shí)完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫基本工整，答案基本合理（6-7.4分）。不能按時(shí)完成布置的作業(yè)，作業(yè)撰寫潦草，答案不準(zhǔn)確（0-5.9分）。課堂練習(xí)30考核內(nèi)容：各章節(jié)基本知識(shí)點(diǎn)，題型主要以選擇填空的形式。及評(píng)價(jià)細(xì)則：5次課堂練習(xí)，每次6分。課堂表現(xiàn)30課堂表現(xiàn)包括出勤和課堂討論，其中出勤14分，課堂表現(xiàn)16分：缺勤一次扣一分，事假病假扣0.5分，無故缺勤8次以上出勤記0分。原則上設(shè)置不少于8次課堂討論或提問，每參加一次記2分，最高16分。結(jié)課測(cè)驗(yàn)30%知識(shí)40考核內(nèi)容：學(xué)科動(dòng)態(tài)、工藝原理、工藝方法、考試題型：選擇、判斷、填空、綜合評(píng)價(jià)細(xì)則：選擇、判斷和填空等客觀題每題1分，綜合題主要考察學(xué)生運(yùn)用新能源先修課的相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)，進(jìn)行產(chǎn)品路線與工藝流程的比較判斷與優(yōu)選的能力。并在設(shè)計(jì)過程中體現(xiàn)創(chuàng)新意識(shí)。具體分值根據(jù)題目數(shù)量調(diào)整。能力30綜合應(yīng)用20創(chuàng)新10（二）課程考核對(duì)課程目標(biāo)的支撐教學(xué)內(nèi)容考核內(nèi)容考核方式支撐的課程目標(biāo)薄膜太陽能電池發(fā)展薄膜太陽能電池的特點(diǎn)及發(fā)展方向撰寫文獻(xiàn)綜述大作業(yè)、課堂提問課程目標(biāo)1、3太陽能電池的物理基礎(chǔ)PN結(jié)形成機(jī)理光生伏特效應(yīng)太陽能電池基本工作原理作業(yè)、課堂練習(xí)、結(jié)課測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)2、3典型薄膜太陽能電池典型電池結(jié)構(gòu)；制備工藝；關(guān)鍵技術(shù)。作業(yè)、課堂練習(xí)、結(jié)課測(cè)驗(yàn)課程目標(biāo)2、3六、使用教材、相關(guān)推薦書目及課程資源（一）使用教材丁建寧.新型薄膜太陽能電池.化學(xué)工業(yè)出版社，2018年