光伏工程学课程规范.

-212-《光伏工程学》课程规范（讲授+实验）课程号BX0925336课程名称光伏工程学课程英文名称AppliedPhotovltaics总学时数/周数48学分3讲授学时32实验学时16实习周数0开课单位理学院适用专业应用物理学课程类别专业拓展课修读方式必修先修课程固体物理、半导体物理、电路、量子力学考核方式根据课程内容与培养目标由课程组（授课教师）确定，包括考核方式、成绩构成比例、平时成绩的确定等。理论课:闭卷考试,占总成绩70%.理论课成绩由试卷成绩80%和平时成绩20%构成。实验课:平时成绩,占总成绩30%。教材及主要教学参考书1.伟纳姆（澳）主编、狄大卫翻译的《应用光伏学》，上海交通大学出版社，2008。2.杨金焕主编的《太阳能光伏发电应用技术》，电子工业出版社，2009。3.赵争鸣主编的《太阳能光伏发电及其应用》，科学出版社，2007。4.杨德仁主编的《太阳电池材料》，化学工业出版社，2008。（教材和参考书分开）课程简介本课程为应用物理专业（光伏工程方向）的一门选修课程，也适合于材料和化学等专业的学生选修。课程的主要内容是使学生获得必要的太阳能光伏发电技术的基本理论、基本知识和基本技能，为从事光伏方向的技术工作打下基础。该课程较全面讲述太阳能光伏电池发电的基本原理、制造工艺、系统设计、并网技术和应用。通过学习这门课程，学生可以比较全面地了解太阳能发电的基本原理工艺过程、系统构成和应用。适合本科三、四年级学生学习。能力培养任务任务是使学生掌握太阳电池材料的光伏理论基础、表征手段以及太阳能光伏系统的设计与国民经济各领域的应用，能够进行太阳电池性能测试及理解太阳电池组件封装技术，并具备太阳能光伏系统优化设计的技能和开发独-213-一、课程概况二、课程知识、能力体系《光伏工程学》课程知识（能力）体系序号知识单元描述知识点对应能力学时要求1太阳光的特性波粒二象性光伏综合分析能力（针对知识点细化）4了解黑体辐射了解太阳及其辐射了解太阳的辐射了解直接辐射和漫射了解温室效应了解太阳的视运动掌握日照数据及估算掌握太阳能与光伏学了解2半导体与P-N结半导体拓展能力4熟悉半导体的种类熟悉光的吸收熟悉复合熟悉P-N结熟悉3太阳能电池的特性光照的影响伏安曲线测试能力4了解光谱响应了解温度的影响了解寄生电阻的影响掌握4太阳能电池特性和设计效率硅太阳电池封装实践能力4掌握光学损失掌握立光伏系统的典型应用的能力。-214-复合损失熟悉顶电极设计熟悉实验室电池与工业要求的对比熟悉激光刻槽一埋栅太阳能电池了解5光伏电池的互联和组件的装配组件和电路设计组件装配实践能力6掌握相同特性的电池掌握非相同特性的电池掌握非相同特性的电池组件掌握热点过热掌握组件构造掌握抗候性掌握温度因素掌握电绝缘掌握机械保护了解降格与失效了解物化能量和生命周期的问题了解6独立光伏系统的结构独立光伏系统设计独立光伏系统设计能力4掌握电池组件熟悉蓄电池熟悉铅酸蓄电池熟悉其他蓄电池设备熟悉功率调节与控制掌握系统平衡器件掌握7并网光伏系统光伏系统在建筑上的应用并网光伏系统设计能力4了解光伏在公共电网中的应用了解光伏集中发电站的设计掌握安全了解-215-光伏发电的价值了解光伏系统在建筑上的应用了解光伏在公共电网中的应用了解三、教学内容及基本要求理论教学部分（按章节顺序填写）学时：4学时章第一章太阳光的特性（4学时）教学目的和要求掌握太阳能的利用方式及太阳能光伏发电的优缺点，从而增强信心，大力发展太阳能光伏产业。理解开发利用太阳能对人类社会发展的重要意义；理解太阳能资源“取之不尽，用之不竭”的原因；理解太阳辐射的光谱特点及太阳能资源在全世界的分布状况。了解目前人类使用的能源类别及能源的供需情况现状，主要是能源危机；了解近代人类利用太阳能的历程；了解当前世界及中国太阳能光伏产业的发展状况。重点和难点重点：能源分类及能源危机；“温室效应”及环境保护；太阳能的利用方式；太阳能光伏发电的优缺点。太阳能资源“取之不尽、用之不竭”的原因难点：太阳辐射的性质以及太阳辐射光谱的分布；地面太阳辐射的估算“三基”分析基本知识：太阳辐射光谱的分布基本理论：太阳辐射的性质基本方法：地面太阳辐射的估算教学内容与学时分配1.1波粒二象性0.5学时1.2黑体辐射0.5学时1.3太阳及其辐射0.5学时1.4太阳的辐射0.5学时1.5直接辐射和漫射0.5学时1.6温室效应0.5学时1.7太阳的视运动0.5学时1.8日照数据及估算0.5学时教学方法与教学手段教学方法：讲授法教学手段：板书、视频本章思考题1.1,1.2,1.3-216-主要参考资料1.伟纳姆（澳）主编、狄大卫翻译的《应用光伏学》，上海交通大学出版社，2008。2.杨金焕主编的《太阳能光伏发电应用技术》，电子工业出版社，2009。3.赵争鸣主编的《太阳能光伏发电及其应用》，科学出版社，2007。4.杨德仁主编的《太阳电池材料》，化学工业出版社，2008。5.全国各地太阳能辐射量理论教学部分（按章节顺序填写）学时：4学时章第二章半导体与P-N结（4学时）教学目的和要求掌握半导体的特性及其能带结构；掌握P-N结的形成；掌握光伏效应及太阳电池的工作原理。理解N型半导体的概念及P型半导体的概念；理解太阳电池的电特性及外特性；理解太阳电池伏安特性测试原理及光谱响应测试原理。重点和难点重点：光伏效应及太阳电池的工作原理；太阳电池的电学特性难点：半导体的特性及其能带结构；P-N结的形成“三基”分析基本知识：光伏效应及太阳电池的工作原理基本理论：半导体的特性及其能带结构基本方法：太阳电池的伏安特性测试及光谱响应测试教学内容与学时分配2.1半导体1学时2.2半导体的种类2.3光的吸收1学时2.4复合1学时2.5P-N结1学时教学方法与教学手段教学方法：讲授法教学手段：板书、视频本章思考题2.1,2.2-217-主要参考资料1.伟纳姆（澳）主编、狄大卫翻译的《应用光伏学》，上海交通大学出版社，2008。2.杨金焕主编的《太阳能光伏发电应用技术》，电子工业出版社，2009。3.赵争鸣主编的《太阳能光伏发电及其应用》，科学出版社，2007。4.杨德仁主编的《太阳电池材料》，化学工业出版社，2008。5.半导体物理学刘恩科等著备注理论教学部分（按章节顺序填写）学时：4学时章第三章太阳能电池的特性（4学时）教学目的和要求了解太阳电池的标准测试条件；掌握太阳电池伏安特性测试步骤及光谱响应测试步骤。重点和难点重点：太阳电池伏安特性测试步骤难点：光谱响应测试步骤“三基”分析基本知识：太阳电池伏安特性测试基本理论：光谱响应基本方法：太阳电池伏安特性测试步骤教学内容与学时分配3.1光照的影响1学时3.2光谱响应1学时3.3温度的影响1学时3.4寄生电阻的影响1学时教学方法与教学手段教学方法：讲授法教学手段：板书、视频本章思考题3.2,3.3主要参考资料全国各地太阳能辐射量-218-备注理论教学部分（按章节顺序填写）学时：4学时章第四章太阳能电池特性和设计（4学时）教学目的和要求掌握晶体硅太阳电池的制造过程（提纯过程、拉棒过程、切片过程、制电池过程、封装过程）。理解各类薄膜太阳电池材料（非晶硅薄膜、多晶硅薄膜、砷化镓薄膜、CdTe和CdS薄膜、铜铟（镓）硒薄膜、燃料敏化纳米薄膜）的基本性质、制备过程及电池结构。重点和难点重点：晶体硅太阳电池的制备过程及电池结构设计难点：晶体硅太阳电池的电池结构设计“三基”分析基本知识：晶体硅太阳电池的制造过程（提纯过程、拉棒过程、切片过程、制电池过程、封装过程）基本理论：晶体硅太阳电池的结构设计基本方法：晶体硅太阳电池的制备过程教学内容与学时分配4.1效率1学时4.2光学损失1学时4.3复合损失4.4顶电极设计1学时4.5实验室电池与工业要求的对比1学时4.6激光刻槽一埋栅太阳能电池教学方法与教学手段教学方法：讲授法教学手段：板书、视频本章思考题4.3,4.4,4.5-219-主要参考资料1.伟纳姆（澳）主编、狄大卫翻译的《应用光伏学》，上海交通大学出版社，2008。2.杨金焕主编的《太阳能光伏发电应用技术》，电子工业出版社，2009。3.赵争鸣主编的《太阳能光伏发电及其应用》，科学出版社，2007。4.杨德仁主编的《太阳电池材料》，化学工业出版社，2008。5.太阳能电池——材料、制造、检测技术翁敏航著备注理论教学部分（按章节顺序填写）学时：4学时章第五章光伏电池的互联和组件的装配（6学时）教学目的和要求晶体硅太阳电池组件的装配与制造过程。重点和难点重点：晶体硅太阳电池组件的装配与制造过程。难点：晶体硅太阳电池的错配“三基”分析基本知识：晶体硅太阳电池组件的优化设计。基本理论：晶体硅太阳电池的错配基本方法：晶体硅太阳电池组件的装配过程。教学内容与学时分配5.1组件和电路设计1学时5.2相同特性的电池5.3非相同特性的电池1学时5.4非相同特性的电池组件5.5热点过热1学时5.6组件构造1学时5.7抗候性5.8温度因素1学时5.9电绝缘5.10机械保护1学时5.11降格与失效5.12物化能量和生命周期的问题教学方法与教学手段教学方法：讲授法教学手段：板书、视频本章思考题5.2-5.6-220-主要参考资料1.伟纳姆（澳）主编、狄大卫翻译的《应用光伏学》，上海交通大学出版社，2008。2.杨金焕主编的《太阳能光伏发电应用技术》，电子工业出版社，2009。3.赵争鸣主编的《太阳能光伏发电及其应用》，科学出版社，2007。4.杨德仁主编的《太阳电池材料》，化学工业出版社，2008。5.太阳能晶体硅电池组件生产实务马强著备注理论教学部分（按章节顺序填写）学时：4学时章第六章独立光伏系统的结构（4学时）教学目的和要求掌握太阳电池方阵、蓄电池、控制器及逆变器在太阳能光伏发电系统中的作用及其工作原理。了解太阳能光伏发电系统的基本组成及其工作原理。重点和难点重点：掌握太阳电池方阵、蓄电池、控制器及逆变器在太阳能光伏发电系统中的作用及其工作原理难点：独立太阳能光伏发电系统的基本组成及其工作原理“三基”分析基本知识：独立太阳能光伏发电系统的基本组成基本理论：独立太阳能光伏发电系统的工作原理基本方法：独立太阳能光伏发电系统的设计教学内容与学时分配6.1引言1学时6.2独立光伏系统设计6.3电池组件6.4蓄电池1学时6.5铅酸蓄电池6.6其他蓄电池设备6.7功率调节与控制及系统平衡器件1学时6.8光伏系统的简易设计方法1学时教学方法与教学手段教学方法：讲授法教学手段：板书、视频本章思考题6.1,6.3,7.4-221-主要参考资料1.伟纳姆（澳）主编、狄大卫翻译的《应用光伏学》，上海交通大学出版社，2008。2.杨金焕主编的《太阳能光伏发电应用技术》，电子工业出版社，2009。3.赵争鸣主编的《太阳能光伏发电及其应用》，科学出版社，2007。4.杨德仁主编的《太阳电池材料》，化学工业出版社，2008。5.全国各地太阳能辐射量备注理论教学部分（按章节顺序填写）学时：4学时章第十章并网光伏系统（4学时）教学目的和要求掌握并网光伏发电系统在分布式屋顶光伏系统及集中式大型光伏电站中的应用；掌握光伏组件的特殊应用—光伏建筑一体化（BIPV）。了解太阳能光伏发电系统的一些典型工程应用。重点和难点重点：并网光伏发电系统在分布式屋顶光伏系统设计难点：光伏组件的特殊应用—光伏建筑一体化（BIPV）“三基”分析基本知识：并网太阳能光伏发电系统的基本组成基本理论：并网太阳能光伏发电系统的工作原理基本方法：并网光伏发电系统在分布式屋顶光伏系统设计教学内容与学时分配10.1引言1学时10.2光伏系统在建筑上的应用10.3光伏在公共电网中的应用1学时10.4光伏集中发电站的设计1学时10.5安全10.6光伏发电的价值1学时10.7国际光伏市场教学方法与教学手段教学方法：讲授法教学手段：板书、视频本章思考题10.2,10.4-222-主要参考资料1.伟纳姆（澳）主编、狄大卫翻译的《应用光伏学》，上海交通大学出版社，2008。2.杨金焕主编的《太阳能光伏发电应用技术》，电子工业出版社，2009。3.赵争鸣主