《太阳能电池材料与制备技术》课程教学大纲 一、课程基本信息 Solar Cells:Materials and 英文名称 Fabrication 课程代码 PHYS2026 课程性质 专业选修课程 授课对象 物理学 学分 2学分 学时 36学时 主讲教师 邓楷模 修订日期 2021.9 指定教村 杨德仁，《太阳电池材料》，化学工业出版社，2018年 二、课程目标 (一)总体目标： 本课程的知识目标：了解太阳能申油发史、应用和前沿：堂樱半导体材料光申性能和 制备方法：系统握太阳能电池的基本概念、基本原理及制备方法：了解不同类型太阳能电 池的优缺点和应用范围。能力目标：掌握物理学知识在太阳能电池中的实际应用，提高解决 交叉学科领域问愿的能力，锤炼科学思维能力和科研创新能力。素质目标：掌握辩证唯物主 义基本原理，建立科学的世界观和方法论：富有科学精神，勇于在物理学、材料学前沿及交 叉领域探索、创新与攀登。 (二)课程目标： 课程目标1：了解太阳能电池的发展历史，结合材料科学的发展更深入地认识太阳能电 池：了解太阳能电池的应用及适用范围：了解太阳能电池实验和理论研究的前沿进展和应用 前景：使学生认识到太阳能电池理论在现代科学研究领域的重要意义，掌握辩证唯物主义基 本原理，建立科学的世界观和方法论。 课程目标2：掌握基本的材料学知识，掌握半导体材料的光电特性等知识，学会运用物 理学、材料学、半导体理论等基础知识对太阳能电池的结构、原理进行分析，深入理解太阳 能电池的基本原理：训练学生运用理论知识分析实际器件的能力，培养和提高学生的应用理 论知识的能力和解决交叉学科领域实际问题的能力。 课程目标3：掌握各种硅材料的制备方法和功能特性，掌握硅太阳能电池的制备流程 掌握硅太阳能电池中的光学设计：掌握其他类型太阳能电池比如有机太阳能电池、染料敏 太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的基本原理和相关材料制备方法，培养和提高学生对功能材 料的了解，掌握对物理学知识应用于实际的基本技能，锤炼科学思维能力和科研创新能力
《太阳能电池材料与制备技术》课程教学大纲 一、课程基本信息 英文名称 Solar Cells：Materials and Fabrication 课程代码 PHYS2026 课程性质 专业选修课程 授课对象 物理学 学 分 2 学分 学 时 36 学时 主讲教师 邓楷模 修订日期 2021.9 指定教材 杨德仁，《太阳电池材料》，化学工业出版社，2018 年 二、课程目标 （一）总体目标： 本课程的知识目标：了解太阳能电池发展史、应用和前沿；掌握半导体材料光电性能和 制备方法；系统掌握太阳能电池的基本概念、基本原理及制备方法；了解不同类型太阳能电 池的优缺点和应用范围。能力目标：掌握物理学知识在太阳能电池中的实际应用，提高解决 交叉学科领域问题的能力，锤炼科学思维能力和科研创新能力。素质目标：掌握辩证唯物主 义基本原理，建立科学的世界观和方法论；富有科学精神，勇于在物理学、材料学前沿及交 叉领域探索、创新与攀登。 （二）课程目标： 课程目标 1：了解太阳能电池的发展历史，结合材料科学的发展更深入地认识太阳能电 池；了解太阳能电池的应用及适用范围；了解太阳能电池实验和理论研究的前沿进展和应用 前景；使学生认识到太阳能电池理论在现代科学研究领域的重要意义，掌握辩证唯物主义基 本原理，建立科学的世界观和方法论。 课程目标 2：掌握基本的材料学知识，掌握半导体材料的光电特性等知识，学会运用物 理学、材料学、半导体理论等基础知识对太阳能电池的结构、原理进行分析，深入理解太阳 能电池的基本原理；训练学生运用理论知识分析实际器件的能力，培养和提高学生的应用理 论知识的能力和解决交叉学科领域实际问题的能力。 课程目标 3：掌握各种硅材料的制备方法和功能特性，掌握硅太阳能电池的制备流程， 掌握硅太阳能电池中的光学设计；掌握其他类型太阳能电池比如有机太阳能电池、染料敏化 太阳能电池和钙钛矿太阳能电池的基本原理和相关材料制备方法，培养和提高学生对功能材 料的了解，掌握对物理学知识应用于实际的基本技能，锤炼科学思维能力和科研创新能力
(三)课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求 毕业要求3：了解物理学前 第一章太阳能和太阳能电池 沿和发展动态，新技术中的 物理思想，熟悉物理学新发 第二章材料科学基础 现、新理论、新技术对社会 果程目标1 第三章半导体材料与光电物理 的影响。 毕业要求8：且省白丰学习 和终身学习意识和社会适 应能力。 毕业要求2：堂探数学、物 理相关的基础知识、基本物 第三章半导体材料与光电物理 理实验方法和实验技能 第四章太阳能电池原理和表征 具有运用物理学理论和方 课程目标2 法解决间题、解释或理解物 第五章硅太阳能电池 理规律。 共业要求8。且有白士学习 和终身学习意识和社会适 应能力。 毕业要求2：掌握数学、物 理相关的基础知识、基木物 理实验方法和实验技能 具有运用物理学理论和) 法解决问题、解释或理解物 第三章半导体材料与光电物理 理规律。 课程目标3第六章薄膜太阳能电池 毕业要求7：且有课题调研 第七章有机化合物太阳能电池 设计、数据处理和学术交流 能力。 毕业要求8：具有自主学习 和终身学习意识和社会适 应能力
（三）课程目标与毕业要求、课程内容的对应关系 表 1：课程目标与课程内容、毕业要求的对应关系表 课程目标 对应课程内容 对应毕业要求 课程目标 1 第一章 太阳能和太阳能电池 第二章 材料科学基础 第三章 半导体材料与光电物理 毕业要求 3：了解物理学前 沿和发展动态，新技术中的 物理思想，熟悉物理学新发 现、新理论、新技术对社会 的影响。 毕业要求 8：具有自主学习 和终身学习意识和社会适 应能力。 课程目标 2 第三章 半导体材料与光电物理 第四章 太阳能电池原理和表征 第五章 硅太阳能电池 毕业要求 2：掌握数学、物 理相关的基础知识、基本物 理实验方法和实验技能 , 具有运用物理学理论和方 法解决问题、解释或理解物 理规律。 毕业要求 8：具有自主学习 和终身学习意识和社会适 应能力。 课程目标 3 第三章 半导体材料与光电物理 第六章 薄膜太阳能电池 第七章 有机化合物太阳能电池 毕业要求 2：掌握数学、物 理相关的基础知识、基本物 理实验方法和实验技能 , 具有运用物理学理论和方 法解决问题、解释或理解物 理规律。 毕业要求 7：具有课题调研、 设计、数据处理和学术交流 能力。 毕业要求 8：具有自主学习 和终身学习意识和社会适 应能力
三、教学内容 第一章太阳能和太阳能电池 1.教学目标 本章要求学生掌握太阳能电池的基本发展历史和时代背景：掌握太阳光谱相关知识， 了解太阳能电池的特性打下基础；了解太阳能电池市场化情况、适用范围和未来发展趋 数 了解太阳能电池实验和理论研究的前沿进展和应用前景： 使学生认识到太阳能电池在 代社会中发挥的重要作用。 2.教学重难点 太阳光谱相关知识。 3.教学内容 第一节太阳能的利用形式 第二节太阳能辐射和吸收 第三节太阳能光电的研究应用历史 第四节太阳能电池的研究和开发 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 以“无处不在的太阳能”、“太阳能电池的前世今生”等主题进行开放课题讨论。 第二章材料科学基础 1.教学目标 本章要求学生掌握与太阳能电池相关的材料科学的基础知识：使学生认识到材料学知 识在制备太阳能电池中起到的重要作用。 2.教学重难点 品体缺陷。 3.教学内容 第一节材料科学简介 第二节原子结构和化学键 第三节品体结构 第四节晶体缺陷
三、教学内容 第一章 太阳能和太阳能电池 1.教学目标 本章要求学生掌握太阳能电池的基本发展历史和时代背景；掌握太阳光谱相关知识， 为了解太阳能电池的特性打下基础；了解太阳能电池市场化情况、适用范围和未来发展趋 势；了解太阳能电池实验和理论研究的前沿进展和应用前景；使学生认识到太阳能电池在 现代社会中发挥的重要作用。 2.教学重难点 太阳光谱相关知识。 3.教学内容 第一节 太阳能的利用形式 第二节 太阳能辐射和吸收 第三节 太阳能光电的研究应用历史 第四节 太阳能电池的研究和开发 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 以“无处不在的太阳能”、“太阳能电池的前世今生”等主题进行开放课题讨论。 第二章 材料科学基础 1.教学目标 本章要求学生掌握与太阳能电池相关的材料科学的基础知识；使学生认识到材料学知 识在制备太阳能电池中起到的重要作用。 2.教学重难点 晶体缺陷。 3.教学内容 第一节 材料科学简介 第二节 原子结构和化学键 第三节 晶体结构 第四节 晶体缺陷
4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等 5.教学评价 以“缺陷之美”、“从原子开始”等主题进行开放课题讨论。 第三章半导体材料与光电物理 1.教学目标 本章要求学生掌握与太阳能电池相关的半导体基础知识：掌握太阳能电池中涉及的光 电转换物理图像：使学生认识到半导体材料与光电物理在太阳能电池中起到的核心作用。 2.教学重难点 光生伏特效应、PN结。 3.教学内容 第一节半导体和太阳能光电材料 第二节载流子和能带结构 第三节半导体中的杂质和缺陷能级 第四节热平衡载流子和非平衡少数载流子 第五节PN结 第六节金属半导体接触和欧姆接触 第七节光生伏特效应与太阳能电池 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 完成课后相关习题。以“半导体和太阳能”、“生活中的半导体”等主题进行开放课题 讨论。 第四章太阳能电池原理和表征 1.教学目标 本章要求学生掌握太阳能电池的基本结构和工作原理：掌握表征太阳能电池性能的物 理参数和测试方法：使学生进一步深入了解太阳能电池。 2.教学重难点 太阳能电池性能表征
4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 以“缺陷之美”、“从原子开始”等主题进行开放课题讨论。 第三章 半导体材料与光电物理 1.教学目标 本章要求学生掌握与太阳能电池相关的半导体基础知识；掌握太阳能电池中涉及的光 电转换物理图像；使学生认识到半导体材料与光电物理在太阳能电池中起到的核心作用。 2.教学重难点 光生伏特效应、PN 结。 3.教学内容 第一节 半导体和太阳能光电材料 第二节 载流子和能带结构 第三节 半导体中的杂质和缺陷能级 第四节 热平衡载流子和非平衡少数载流子 第五节 PN 结 第六节 金属半导体接触和欧姆接触 第七节 光生伏特效应与太阳能电池 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 完成课后相关习题。以“半导体和太阳能”、“生活中的半导体”等主题进行开放课题 讨论。 第四章 太阳能电池原理和表征 1.教学目标 本章要求学生掌握太阳能电池的基本结构和工作原理；掌握表征太阳能电池性能的物 理参数和测试方法；使学生进一步深入了解太阳能电池。 2.教学重难点 太阳能电池性能表征
3.教学内容 第一节太阳能电池基本结构 第二节太阳能电池工作原理 第三节太阳能电池性能表征 第四节太阳能电池中的光学设计 第五节太阳能电池中的电阻效应和温度效应 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 完成课后相关习题。以“太阳能电池的同与异”、 “如何提高太阳能电池效率”等主题 进行开放课题讨论。 第五章硅太阳能电池 1.教学目标 本章要求学生掌握硅材料的分类和制备方法：掌握单品硅和多品硅的提纯和加工：掌 握太阳能电池片的制备工艺流程：了解晶体硅中的杂质与缺陷：了解高效率硅太阳能电池 的设计，使学生进一步深入了解晶体硅太阳能电池。 2.教学重难点 太阳能电池片的制备、高效率太阳能电池。 3.教学内容 第一节单晶硅制备 第二节多晶硅制备 第三节太阳能电池片制备工艺流程 第四节高效率硅太阳能电池 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 完成课后相关习颗。以“硅太阳能电池的商业表现”、“硅太阳能电池的前世今生”等 主题进行开放课讨论 第六章薄膜太阳能电池
3.教学内容 第一节 太阳能电池基本结构 第二节 太阳能电池工作原理 第三节 太阳能电池性能表征 第四节 太阳能电池中的光学设计 第五节 太阳能电池中的电阻效应和温度效应 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 完成课后相关习题。以“太阳能电池的同与异”、“如何提高太阳能电池效率”等主题 进行开放课题讨论。 第五章 硅太阳能电池 1.教学目标 本章要求学生掌握硅材料的分类和制备方法；掌握单晶硅和多晶硅的提纯和加工；掌 握太阳能电池片的制备工艺流程；了解晶体硅中的杂质与缺陷；了解高效率硅太阳能电池 的设计，使学生进一步深入了解晶体硅太阳能电池。 2.教学重难点 太阳能电池片的制备、高效率太阳能电池。 3.教学内容 第一节 单晶硅制备 第二节 多晶硅制备 第三节 太阳能电池片制备工艺流程 第四节 高效率硅太阳能电池 4.教学方法 教师讲授，师生讨论，指导学生自主学习等。 5.教学评价 完成课后相关习题。以“硅太阳能电池的商业表现”、“硅太阳能电池的前世今生”等 主题进行开放课题讨论。 第六章 薄膜太阳能电池