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文本内容:
《太阳能光伏材料及应用》课程教学大纲
一、课程基本信息课程论文评分标准课程定位本课程是电子信息工程专业(半导体绿色光源、光电工程模块)专业的专业选修课,了解太阳能电池材料及应用的研究现状,掌握太阳能光伏材料所涉及的半导体物理基础、太阳能电池材料的种类、制备及性能表征技术、光伏器件的组成及应用等系统的专业知识核心学习结果通过本课程的学习,使学生具有对光伏材料及器件的性能需求及工艺进行表达和分析的能力,通过分组能自主完成太阳能光伏作品的设计,具有对实验现象和性能参数进行简单分析和解释的能力主要教学方法本课程有效利用现代信息技术,通过课堂教学、阅读与讨论前沿文献、分组设计光伏作品等多样化的教学方法,掌握太阳能光伏材料的理论知识,进一步深入理解材料科学与工程专业的基础理论知识
二、课程目标及对毕业要求指标点的支撑
三、教学内容及进度安排
四、课程考核注各类考核评价的具体评分标准见《附录各类考核评分标准表》
五、教材及参考资料教材《太阳能光伏材料及应用》,李伟,电子科技大学出版社,2014年,第一版,ISBN9787564713393参考资料.《太阳电池基础及应用》(上),朱美芳、熊邵珍,科学出版社,2014年,第二版,ISBN
9787030397898.《太阳电池基础及应用》(下),朱美芳、熊邵珍,科学出版社,2014年,第二版,ISBN
9787030398802.《太阳能光伏电池及其应用》,滨川圭弘,科学出版社,2008年,第一版,ISBN
9787030224880.《染料敏化太阳电池技术与工艺》,戴松元,张昌能,黄阳,科学出版社,2016年,第一版,ISBN
9787030497352.《太阳能原理与技术》,施钱川,西安交通大学出版社,2009年,第一版,ISBN9787560531311
六、教学条件配备专业教师2-3名,授课形式采用课堂教学为主,课堂讨论和作品设计汇报为辅课堂授课方式采用课件为主,板书为辅,课件与板书相互配合、同时使用、有机结合的教学方式,及时对传统的教学课件进行补充及完善,达到最佳教学效果尽可能将教师的科研成果及学科发展的新思想、新概念、新成果融入到教学中以及将课外知识引入教学实践中,将学生工程能力、创新思维与创新能力培养贯穿到课程教学中大纲执笔人何鑫审核人(专业负责人/系主任):制定时间:课堂讨论评分标准作业评分标准课程名称太阳能光伏材料及应用SolarPhotovoltaicMaterialsandTheirApplications课程代码0618027课程性质选修开课院部应用物理与材料学院课程负责人课程团队授课学期7学分/学时2/32课内学时32论时理学32内时课学32理论学时32实习0其他实习适用专业电子信息工程专业(半导体绿色光源、光电工程模块)大四授课语言中文对先修的要求掌握半导体的基本结构和概念,掌握材料的基本制备方法和测试手段,能利用表征结果对材料的结构和性能进行合理的分析先修课程包括《半导体物理与器件》、《量子力学基础与固体物理》、《材料研究与测试方法》对后续的支撑为后续的《光电专业综合训练》和《生产实习》提供太阳能光伏材料与器件的基本专业知识,以及设计实验的基本方法和思路课程思政设计.以太阳能领域的优秀科学家事迹,培养学生精益求精的工匠精神和勇攀高峰的科学探索精神;.融入科技发展史,激发学生对专业的认同感与自豪感;.以国内太阳能电池企业的奋斗历程为案例,感召学生的爱国主义情怀,增强四个意识,坚定四个自信;.通过引入太阳能电池生产的废气污染物及处理措施,提升学生唯物辩证法与辩证唯物主义的理论素养,以及职业素养和环保意识创新创业教育设计将创新创业教育理念融入课堂教学、阅读刖沿文献与课堂讨论、微课视频创新实践、小组作品设计与汇报等教学环节中,培养学生创新思维、提高学生创新创业实践能力课程紧跟前沿科研成果与科技发展,及时更新教学内容与课件,为学生构建与时俱进的专业知识体系激发学生的创新思维,并增加学生对课堂的学习兴趣进行详细的描述对实验数据进行合理的分析实验现象进行适当的描述,对实验数据进行适当的分析错误能对实验现象进行一定的描述,对实验数据进行一定的分析的错误,能对实验现象进行简单的描述,对实验数据进行简单的分析教学目标要求评分标准权重(%)90-10080-8960-790-59目标1(支撑毕业要求指标点
1.4)对半导体光伏物理和太阳能电池的基本概念和基本理论理解准确,论文主题突出,论据充分,分析合理对半导体光伏物理和太阳能电池的基本概念和基本理论理解较准确,论文主题较突出,论据较充分分析较合理对半导体光伏物理和太阳能电池的基本概念和基本理论理解较准确,论文主题不够突出,论据有一定的充分性,分析有一定的合理性对半导体光伏物理和太阳能电池的基本概念和基本理论理解不够准确,论文主题不够突出,论据不够充分,分析不够合理25目标2(支撑毕业要求指标点
2.1)对太阳能电池结构、性能表征及制造工艺理解准确,论文主题突出,论据充分,分析合理对太阳能电池结构、性能表征及制造工艺理解较准确,论文主题较突出,论据较充分分析较合理对太阳能电池结构、性能表征及制造工艺理解较准确,论文主题不够突出,论据有一定的充分性,分析有一定的合理性对太阳能电池结构、性能表征及制造工艺理解不够准确,论文主题不够突出,论据不够充分分析不够合理20序号课程目标支撑毕业要求指标点毕业要求1目标L理解并掌握半导体光伏物理和太阳能电池的基本概念和基本理论,并且能够将其运用识别后续太阳能电池材料的选择、结构设计与器件制造过程中的复杂工程问题指标点
1.3能够将半导体材料与器件相关基本原理用于解释和推断光电子材料和器件的设计、制造和应用等电子科学与技术领域的复杂工程问题毕业要求1:能够将数学、自然科学、工程基础和专业知识用于解决电子科学与技术领域,尤其是光电子材料、器件与系统中的复杂工程问题2目标2了解太阳能电池材料和结构特性、性能表征及制造工艺,能对光伏材料及器件的性能需求及工艺进行表达和分析指标点
2.1能运用数学、物理的基本原理,对复杂工程问题进行建模和分析毕业要求2能够应用数学、物理、电子、光电子及工程科学的基本原理,识别和表达,并通过文献研究分析电子科学与技术领域,尤其是光电子材料、器件与系统中的复杂工程问题,获得有效结论3目标3通过分组设计太阳能光伏作品,并查阅文献,能对作品中涉及的太阳能电池性能参数及应用场景的需求进行有效分析和合理解释指标点
4.3能够借助文献进行信息综合得到合理有效的结论,并撰写研究报告毕业要求4针对电子科学与技术领域,尤其是光电子材料、器件与系统中的复杂工程问题,能够运用物理、电子、光电子原理及科学方法,设计实验方案并实施,解释实验现象,分析实验数据,通过信息综合得到合理有效的结论序号教学内容学生学习预期成果课内学时^73式支撑课程目标1第一章绪论介绍太阳能光伏发电技术的发展历史、现状和发展趋势,了解本课程的课程大纲、学习方法、教学、考核的形式,推荐主要参考书目教学重点及难点初步了解太阳能光伏发电技术的重要性以及太阳能电池的分类课程思政元素融入设计在能源危机的大背景下,认识与开发新能源的必要性引导学生树立和践行“绿水青山就是金山银山”的理念融入科技发认知课程的性质、任务和内容以及在材料科学与工程专业,特别是新能源材料与器件中的作用2讲授目标1展史,激发学生对专业的认同感与自豪感2第二章光伏原理基础讲解半导体能带结构、半导体光吸收特性、太阳能光生伏特效应、半导体PN结基础、太阳能电池能量转换过程、太阳能电池的基本性能参数及表征方法教学重点及难点半导体能带结构、太阳能电池能量转换理论及太阳能电池的基本性能参数课程思政元素融入设计以半导体行业的“卡脖子”技术为切入点,激发学生胸怀祖国、服务人民的爱国精神,鼓励学生学好专业知识,积极参与技术创新理解半导体能带结构、太阳能光电转化效应、半导体PN结、开路电压、短路电流、填充因子、输出功率、电池效率等基本概念;能够运用基本概念分析、综合和判断太阳能电池的性能6讲授3第三章晶体硅太阳能电池讲解晶体硅太阳能电池基本结构、晶体硅太阳能电池的性能测试、晶体硅的生产工艺、晶体硅太阳能电池的制造工艺、晶体硅太阳能电池产业化现状介绍课堂讨论以晶体硅太阳能电池生产流程及工艺为案例进行分析与讨论教学重点及难点晶体硅太阳能电池的基本结构、性能表征及制造工艺课程思政兀素融入设计以太阳能领域的优秀科学家事迹,培养学生精益求精的工匠精神和勇攀高峰的科学探索精神理解晶体硅太阳电池中PN结的基本概念,晶体硅太阳电池基本结构和工作原理;能够运用晶体硅太阳能电池的特性对光伏系统所用太阳能电池进行识别和判断6讲授/课堂讨论(讨论影响晶体硅太阳电池生产流程及工艺的因素)目标2创新创业教育设计以制作微课视频的形式开展学生自主选择某个知识点作为微课视频的主题,也可以将内容扩充到课程大纲以外的相关知识点利用视频录制软件录制时长不超过10分钟的微课短视频,制作相应的课件通过自主查找资料制作课件,梳理知识点的内在逻辑性,加深对知识点的理解,并提高对知识点的记忆度此外,学习如何使用现代化4第四章硅基薄膜太阳电池讲解硅基薄膜物理基础及材料特性、硅基薄膜太阳能电池的分类、硅基薄膜太阳能电池的结构及工作原理、硅基薄膜能太阳能电池的性能表理解非晶硅太阳电池中PIN/NIP结的基本概念,理解非晶硅和多晶硅太阳电池的材料特性、基本4讲授/案例教学(硅基薄膜太阳电池的实征及制造工艺、硅基薄膜太阳能电池的产业化现状介绍案例教学以硅基薄膜太阳能电池的实际应用案例进行讲解与分析教学重点及难点硅基薄膜太阳能电池的基本结构、性能表征及制造工艺课程思政元素融入设计以国内太阳能电池企业的奋斗历程为案例,感召学生的爱国主义情怀,增强四个意识,坚定四个自信结构和工作原理;能够运用硅基薄膜太阳电池的特性对光伏系统所用太阳能电池进行识别和判断际应用)信息技术,充分发挥自己的创新思维,通过剪辑、动画、案例等素材丰富微课视频,提升视频的可观性5第五章化合物太阳电池讲解化合物太阳能电池的材料特性、化合物太阳能电池的分类、化合物太阳能电池的基本结构、性能表征及制造工艺案例教学以化合物太阳能电池的实际应用案例进行讲解与分析教学重点及难点化合物太阳能电池的分类、基本结构及性能表征理解in-v族化合物太阳能电池、II-VI化合物太阳能电池、铜锢硫化合物太阳能电池的材料特性;理解化合物太阳能电池的基本结构和工作原理;能够运用化合物太阳能电池的特性对光伏系统所用太阳能电池进行识别和判断4讲授/案例教学(化合物太阳能电池的实际应用)6第六章新型太阳能电池讲解新型太阳能电池的种类,染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池的基本结构与材料特性、性能表征及制造工艺课堂讨论根据给出的特定应用场合,对所用太阳能电池进行识别和判断教学重点及难点新型太阳能电池的种类、基本结构及性能表征课程思政元素融入设计通过引入太阳能电池生产的废气污染物及处理措施,提升学生理解染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池的材料特性、基本结构和工作原理;能够运用电池的特性对光伏系统所用太阳能电池进行识别和判断4讲授/课堂讨论唯物辩证法与辩证唯物主义的理论素养,以及职业素养和环保意识7第七章光伏系统讲授光伏系统的组成和组件功能、光伏发电系统的分类、光伏器件的测试及光伏系统的应用案例教学以具体实施的光伏系统为案例,理解组件的基本功能教学重点及难点光伏系统的组件及功能课程思政元素融入设计拓展介绍中国太阳能光伏建筑一体化的实例,号召大家追求卓越的工匠精神,强化集智攻关,实现中华名族伟大复兴的中国梦理解光伏组件、光伏逆变器、光伏控制器及蓄电池的基本功能与工作原理;能够分析和判断光伏系统的综合性能2讲授/案例教学(具体实施的光伏系统)目标28第七章作品设计讲解作品设计与制作的要求及查阅资料的方法,分组自主完成光伏作品的设计,并进行分组汇报教学重点及难点对方案中涉及的太阳能电池性能及应用场景的需求进行有效分析进一步理解太阳能电池的材料特性和基本结构,以及应用场景;提高学生的团队协作能力、自主创新能力和专业表达能力4分组作品设计及汇报目标3创新创业教育设计激发学生的创新思维,弱化作品的可行性,而突出强调学生的创意在完成作品的过程中,掌握自主查找文献资料、软件绘图等技能,并能通过不同太阳能电池的性能综合判断其在不同场合的应用可能性,同时通过将太阳能电池与具体实际应用的联系,激发学生的创新热情序号课程目标(支撑毕业要求指标点)考核内容评价依据及成绩比例(%)成绩比例(%)课堂讨论作业课程论文1目标1(支撑毕业要求指标点
1.4)考核半导体能带结构、太阳能光电转化效应、太阳能电池性能等基本概念;考核对光伏器件性能进行分析与判断的能力01025352目标2(支撑毕业要求指标点
2.1)考核不同种类太阳能电池的材料特性、基本结构和工作原理;考核对光伏系统所用太阳能电池进行识别和判断的能力15020353目标3(支撑毕业要求指标点
4.3)考核文献调研能力,对材料特性和基本结构的理解能力;考核团队协作能力、自主创新能力和专业表达能力030030合计154045100教学目标要求评分标准权重(%)90-10080-8960-790-59目标2(支撑毕业要求指标点
2.1)积极参与讨论,准确掌握影响晶体硅太阳电池生产流程及工艺的因素,能根据给出的特定应用场合,对所用太阳能电池进行正确的识别和判断较积极参与讨论较准确掌握影响晶体硅太阳电池生产流程及工艺的因素能根据给出的特定应用场合,对所用太阳能电池进行较正确的识别和判断能参与讨论,基本掌握影响晶体硅太阳电池生产流程及工艺的大部分因素,能根据给出的特定应用场合,对所用太阳能电池进行基本正确的识别和判断不积极参与讨论基本掌握影响晶体硅太阳电池生产流程及工艺的部分因素能根据给出的特定应用场合,对所用太阳能电池进行简单的识别和判断15教学目标要求评分标准权重(%)90-10080-8960-790-59目标1(支撑毕业要求指标点
1.4)按时提交作业,能够结合所学基本知识和基本概念,对太阳电池的性能做出正确的分析,对文献做出合理的综述按时提交作业,能够结合所学基本知识和基本概念,对太阳电池的性能做出较为正确的分析,对文献做出较为合理的综述按时提交作业,能够结合所学基本知识和基本概念,对太阳电池的性能做出一定分析,对文献做出一定的综述不按时提交作业不能够结合所学基本知识和基本概念,对太阳电池的性能做出正确的分析,文献综述过于简单10目标3(支撑毕业要求指标点
4.3)按时提交作业,能自主通过文献查阅设计合理的实验方案与实验过程,实验报告规范,数据准确,能对实验现象按时提交作业,能自主通过文献查阅设计较为合理的实验方案与实验过程,实验报告较规范,数据较准确,能对按时提交作业,能自主通过文献查阅设计较为合理的实验方案与实验过程,实验报告较规范,数据存在一定的不按时提交作业能自主通过文献查阅设计较为简单的实验方案与实验过程,实验报告较规范,数据存在较多30。