曲阜师范大学：新能源材料与器件专业《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲

曲华師范大学课程教学大纲学院：课程名称：太阳能电池原理与材料英文名称：SolarCellsPrincipleandMaterials课程代码：072638选修修课程性质：计划学时：理论：54实践/实验：学2分：1-18 周授课时间：授课地点：适用专业：新能源材料与器件执笔人：贾金彪批准人：审核人：课程负责人：贾金彪授课教师：贾金彪年 日月修订日期：

学 院： 课程名称： 太阳能电池原理与材料 英文名称： Solar Cells Principle and Materials 课程代码： 072638 课程性质： 选修修 计划学时：理论：54 实践/实验： 学 分： 2 授课时间： 1-18 周 授课地点： 适用专业： 新能源材料与器件 执笔人： 贾金彪 审核人： 批准人： 课程负责人： 贾金彪 授课教师： 贾金彪 修订日期： 年 月 日

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲一、课程简介本课程是新能源材料与器件专业的拓展课，在课程中要向学生介绍太阳能电池的基本工作原理，结合自前采用的电池制造工艺，使学生对太阳能申池有个全面的了解。本课程不但要给学生介绍阳光的性质、构成电池半导体材料的有关性质以及这两者之间的相互作用，还要简要论述太阳能电池设计中的重要因素、现行的电池制造工艺以及未来可能的工艺。使学生了解太阳能电池的制备原理、常见太阳能电池的基本结构及制备工艺过程；重点掌握太阳能电池的制备方法与工艺，了解太阳能电池的发展趋势。开拓学生思路和眼界，为日后进一步学习、研究奠定基础。二、课程目标1.系统学习太阳能电池的相关知识，理解太阳能电池工作的物理原理，了解太阳能电池生产工艺和技术，掌握太阳能电池性能参数和测试方法，并能较为灵活的加以运用，可以解决相关问题。（支撑毕业要求3）2.了解太阳能电池材料选择和太阳能电池设计原理，让学生初步具备一定的设计能力，学会太阳能电池测试演示和示范教学，注意与新能源材料与器件相关课程的衔接与配合。（支撑毕业要求3、7）3.能够通过查阅文献资料、综合分析太阳能电池生产和应用中遇到的一些实际问题，提出自己的见解并能创造性的解决，树立终身学习与专业自主发展的意识。（支撑毕业要求7、8)表1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表课程目标课程目标课程目标1课程目标2课程目标3毕业要求指标点1.掌握太阳能电池的基本知识、太阳能电池设计的基-本思想方法，学会运用科学V的思维和科学研究方法分毕业要求3学析、解决具体问题科素养2.受到比较严格的科学思维训练，能够综合运用相关学科知识解决太阳能电池设计和生产中遇到的实际问题。通过查阅文献资料、综合分析太阳能电池生产和应用中毕业要求8沟遇到的一些实际问题，提出通合作自己的见解并能创造性的解决，树立终身学习与专业自主发展的意识。1/9

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲 1 / 9 一、课程简介 本课程是新能源材料与器件专业的拓展课，在课程中要向学生介绍太阳能电池的基 本工作原理，结合目前采用的电池制造工艺，使学生对太阳能电池有个全面的了解。本 课程不但要给学生介绍阳光的性质、构成电池半导体材料的有关性质以及这两者之间的 相互作用，还要简要论述太阳能电池设计中的重要因素、现行的电池制造工艺以及未来 可能的工艺。使学生了解太阳能电池的制备原理、常见太阳能电池的基本结构及制备工 艺过程；重点掌握太阳能电池的制备方法与工艺，了解太阳能电池的发展趋势。开拓学 生思路和眼界，为日后进一步学习、研究奠定基础。 二、课程目标 1.系统学习太阳能电池的相关知识，理解太阳能电池工作的物理原理，了解太阳能 电池生产工艺和技术，掌握太阳能电池性能参数和测试方法，并能较为灵活的加以运用， 可以解决相关问题。（支撑毕业要求 3） 2.了解太阳能电池材料选择和太阳能电池设计原理，让学生初步具备一定的设计能 力，学会太阳能电池测试演示和示范教学，注意与新能源材料与器件相关课程的衔接与 配合。（支撑毕业要求 3、7） 3. 能够通过查阅文献资料、综合分析太阳能电池生产和应用中遇到的一些实际问题， 提出自己的见解并能创造性的解决，树立终身学习与专业自主发展的意识。（支撑毕业要 求 7、8） 表 1：课程目标与毕业要求具体指标点的对应关系表 课程目标 课程目标 毕业要求指标点 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 毕业要求 3 学 科素养 1. 掌握太阳能电池的基本 知识、太阳能电池设计的基 本思想方法，学会运用科学 的思维和科学研究方法分 析、解决具体问题 √ √ 2. 受到比较严格的科学思 维训练，能够综合运用相关 学科知识解决太阳能电池设 计和生产中遇到的实际问 题。 √ √ 毕业要求 8 沟 通合作 通过查阅文献资料、综合分 析太阳能电池生产和应用中 遇到的一些实际问题，提出 自己的见解并能创造性的解 决，树立终身学习与专业自 主发展的意识。 √ √ √

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲三、教学内容表2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表学时日教学课程目课程目课程目章节周次内容提要期分方法标1标 2 标3配I绪论太阳能电池发展讲授2VV1.1太阳能与太阳能电池1.2太阳辐射；1.3世界太阳能资源分布：第1章太1.4我国太阳能讲授1-3资源分布：阳能与太阳NV4能电池1.5太阳能的利用方式；1.6太阳电池基本工作原理：1.7太阳电池发展历程；2.1太阳电池的光电流与暗电第2章太讲授4阳电池J-V流；214关系2.2太阳电池的J-V关系3.1半导体材料的分类；3.2半导体材料的晶格结构：第3章3.3半导体中电半导体基础子的状态和能讲授 5-76N知识带：3.4半导体的载流子浓度：3.5漂移电流与扩散电流。4.1.理解pn结形成的物理过第4章pn程，掌握接触电8-11讲授V结及其伏安8V势差、空间电荷特性区等概念，会计算耗尽宽度：2 /9

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲 2 / 9 三、教学内容 表 2：课程目标与教学内容和教学方法的对应关系表 周次 日 期 章节 内容提要 学 时 分 配 教学 方法 课程目 标 1 课程目 标 2 课程目 标 3 1 绪论 太阳能电池发展 2 讲授 √ √ 1-3 第 1 章 太 阳能与太阳 能电池 1.1 太阳能与太 阳能电池 1.2 太阳辐射； 1.3 世界太阳能 资源分布； 1.4 我国太阳能 资源分布； 1.5 太阳能的利 用方式； 1.6 太阳电池基 本工作原理； 1.7 太阳电池发 展历程； 4 讲授 √ √ 4 第 2 章 太 阳电池 J-V 关系 2.1 太阳电池的 光电流与暗电 流； 2.2 太阳电池的 J-V 关系 2 讲授 √ √ 5-7 第 3 章 半导体基础 知识 3.1 半导体材料 的分类； 3.2 半导体材料 的晶格结构； 3.3 半导体中电 子的状态和能 带； 3.4 半导体的载 流子浓度； 3.5 漂移电流与 扩散电流。 6 讲授 √ √ √ 8-11 第 4 章 pn 结及其伏安 特性 4.1.理解 pn 结 形成的物理过 程，掌握接触电 势差、空间电荷 区等概念，会计 算耗尽宽度； 8 讲授 √ √ √

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲4.2.理解pn结的单向导电性，掌握理想pn结的电流电压特性；4.3.了解pn结的各种制备方法。5.1了解太阳电池基本结构和工作原理，会分析光照条件下pn结能带的变化；5.2了解电中性区和空间电荷区的载流子浓度和电流；5.3理解太阳电池的伏安特性，掌握电中性区和空间电荷区的电第5章太流表达方式，掌讲授12-13阳电池的伏握理想太阳电池4A安特性的伏安特性方程；5.4了解理想太阳电池和实际太阳电池的等效电路图与伏安特性曲线，理解描述太阳电池的几个重要参数：5.5掌握太阳电池伏安特性测试方法，掌握太阳电池外量子效率测试方法。6.1硅太阳能电池：第6章太6.2薄膜太阳能阳能电池材14-18电池：讲授Y28料与结构6.3有机太阳能电池：6.4染料敏化太3 / 9

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲 3 / 9 4.2.理解 pn 结 的单向导电性， 掌握理想 pn 结 的电流电压特 性； 4.3.了解 pn 结 的各种制备方 法。 1 2 -13 第 5 章 太 阳电池的伏 安特性 5.1 了解太阳电 池基本结构和工 作原理，会分析 光照条件下 pn 结能带的变化； 5.2 了解电中性 区和空间电荷区 的载流子浓度和 电流； 5.3 理解太阳电 池的伏安特性， 掌握电中性区和 空间电荷区的电 流表达方式，掌 握理想太阳电池 的伏安特性方 程； 5.4 了解理想太 阳电池和实际太 阳电池的等效电 路图与伏安特性 曲线，理解描述 太阳电池的几个 重要参数； 5. 5 掌握太阳电 池伏安特性测试 方法，掌握太阳 电池外量子效率 测试方法。 4 讲授 √ 14-18 第 6 章 太 阳能电池材 料与结构 6.1 硅太阳能电 池； 6.2 薄膜太阳能 电池； 6.3 有机太阳能 电池； 6.4 染料敏化太 28 讲授 √ √ √

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲阳能；6.5钙钛矿太阳能电池四、课程考核（一）课程目标与课程考核的对应关系表3：课程目标与课程考核的对应关系表考核方式及考核内容课程目标1课程目标2课程目标3占比课堂研讨50%25%25%太阳电池的原理及结构、半(30%)导体中电子的状态和能带、课程论文40%30%30%载流子在界面的分离、不同(30%)太阳能电池的工作原理的差期末考查别60%20%20%(40%)（二）评定方法考核方式主要以过程性内容为主，主要包括课堂研讨及课程论文过程性评价比例达60%，这样有利于学生在学习过程中持续投入。（三）评分标准表4：课程目标与评分标准的对应关系表80-8970-790-5990-10060-69课程教学优良中及格不及格目标基本掌握部分掌握熟练掌握太阳较好地不能正确掌掌握太阳能能电池工作原理；太阳能电池工太阳能电池工握和理解太阳能电池工作原作原理：光生光生载流子产生和作原理：光生电池工作原理；输运性能：pn结形理：光生载流载流子产生和载流子产生和光生载流子产生子产生和输输运性能：pn输运性能；pn成及其伏安特性；和输运性能；pn太阳能电池结构和运性能；pn结结形成及其伏结形成及其伏结形成及其伏安课程目标1制备技术：描述太形成及其伏安特性：太阳安特性：太阳特性；太阳能电安特性；太阳阳能电池的重要参能电池结构和能电池结构和池结构和制备技数；太阳能电池测能电池结构制备技术：描制备技术；描术；描述太阳能试原理和方法；光和制备技术；述太阳能电池述太阳能电池电池的重要参电流和暗电流计算描述太阳能的重要参数；的重要参数：数：太阳能电池方法。电池的重要太阳能电池测太阳能电池测测试原理和方参数：太阳能试原理和方试原理和方法；光电流和暗4/9

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲 4 / 9 阳能； 6.5 钙钛矿太阳 能电池 四、课程考核 （一）课程目标与课程考核的对应关系 表 3：课程目标与课程考核的对应关系表 考核内容 考核方式及 占比 课程目标 1 课程目标 2 课程目标 3 太阳电池的原理及结构、半 导体中电子的状态和能带、 载流子在界面的分离、不同 太阳能电池的工作原理的差 别 课堂研讨 （30%） 50% 25% 25% 课程论文 （30%） 40% 30% 30% 期末考查 （40%） 60% 20% 20% （二）评定方法 考核方式主要以过程性内容为主，主要包括课堂研讨及课程论文过程性评价比例达 60%，这样有利于学生在学习过程中持续投入。 （三）评分标准 表 4：课程目标与评分标准的对应关系表 课程教学 目标 90-100 80-89 70-79 60-69 0-59 优 良 中 及格 不及格 课程目标1 熟练掌握太阳 能电池工作原理； 光生载流子产生和 输运性能；pn结形 成及其伏安特性； 太阳能电池结构和 制备技术；描述太 阳能电池的重要参 数；太阳能电池测 试原理和方法；光 电流和暗电流计算 方法。 较 好 地 掌 握 太 阳能 电 池 工 作原 理；光生载流 子 产 生 和输 运性能；pn结 形 成 及 其伏 安特性；太阳 能电池 结构 和制备技术； 描 述 太 阳能 电 池 的 重要 参数；太阳能 基本掌握 太阳能电池工 作原理；光生 载流子产生和 输运性能；pn 结形成及其伏 安特性；太阳 能电池结构和 制备技术；描 述太阳能电池 的重要参数； 太阳能电池测 试原理和方 部分掌握 太阳能电池工 作原理；光生 载流子产生和 输运性能；pn 结形成及其伏 安特性；太阳 能电池结构和 制备技术；描 述太阳能电池 的重要参数； 太阳能电池测 试原理和方 不能正确掌 握和理解太阳能 电池工作原理； 光生载流子产生 和输运性能；pn 结形成及其伏安 特性；太阳能电 池结构和制备技 术；描述太阳能 电池的重要参 数；太阳能电池 测试原理和方 法；光电流和暗

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲电池测试原法；光电流和法：光电流和电流计算方法。理和方法；光暗电流计算方暗电流计算方法。电流和暗电法。流计算方法。较好地基本掌握部分掌握不能掌握半熟练掌握半导掌握半导体半导体材料物半导体材料物导体材料物理性体材料物理性能：材料物理性理性能；同质理性能：同质同质结和异质结能能；不熟悉同质带结构：太阳能电能：同质结和结和异质结能结和异质结能结和异质结能带池等效电路图；太异质结能带带结构；太阳带结构；太阳结构；不理解太阳能电池设计原理结构；太阳能能电池等效电能电池等效电阳能电池等效电和性能表征分析方电池等效电路图；太阳能路图：太阳能路图：了解太阳课程目标2法：能够解决与太路图：太阳能电池设计原理电池设计原理能电池设计原理阳能测试相关间电池设计原和性能表征分和性能表征分和性能表征分析题。理和性能表析方法；能够析方法；能够方法，但不能够征分析方法；解决与太阳能部分地解决与解决与太阳能测能够解决与测试相关问太阳能测试相试相关问题。题。关问题。太阳能测试相关问题。能够完成课程能够完能够完成能够完成不能够完成成课程预习，课程预习，在课程预习，部预习，在课程中能课程预习，不能顺利跟进理论的讲在课程中能课程中能顺利分地回答课堂地回答课堂设计顺利跟进理跟进理论的讲设计的问题，的问题，有能力解，能够回答课堂设计的问题；有能论的讲解，基解，部分地回有能力通过调通过调研和查阅本能够回答答课堂设计的研和查阅专业力通过调研和查阅专业书籍理解太专业书籍理解太阳课堂设计的问题，有能力书籍理解太阳阳能电池中存在通过调研和查课程目标3能电池中存在的问问题；有能力能电池中存在的问题，但不能题，提出合适的解提出解决方法。通过调研和阅专业书籍理的问题，可提决方法。查阅专业书解太阳能电池出可能的解决籍理解太阳中存在的间方法。能电池中存题，提出合适在的问题，提的解决方法。出合适的解决方法。5/9

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲 5 / 9 电 池 测 试原 理和方法；光 电 流 和 暗电 流计算方法。 法；光电流和 暗电流计算方 法。 法；光电流和 暗电流计算方 法。 电流计算方法。 课程目标2 熟练掌握半导 体材料物理性能； 同质结和异质结能 带结构；太阳能电 池等效电路图；太 阳能电池设计原理 和性能表征分析方 法；能够解决与太 阳 能 测 试 相 关 问 题。 较好地 掌 握 半 导体 材 料 物 理性 能；同质结和 异 质 结 能带 结构；太阳能 电 池 等 效电 路图；太阳能 电 池 设 计原 理 和 性 能表 征分析方法； 能够解决与 太 阳 能 测试 相关问题。 基本掌握 半导体材料物 理性能；同质 结和异质结能 带结构；太阳 能电池等效电 路图；太阳能 电池设计原理 和性能表征分 析方法；能够 解决与太阳能 测试相关问 题。 部分掌握 半导体材料物 理性能；同质 结和异质结能 带结构；太阳 能电池等效电 路图；太阳能 电池设计原理 和性能表征分 析方法；能够 部分地解决与 太阳能测试相 关问题。 不能掌握半 导体材料物理性 能；不熟悉同质 结和异质结能带 结构；不理解太 阳能电池等效电 路图；了解太阳 能电池设计原理 和性能表征分析 方法，但不能够 解决与太阳能测 试相关问题。 课程目标3 能够完成课程 预习，在课程中能 顺利跟进理论的讲 解，能够回答课堂 设计的问题；有能 力通过调研和查阅 专业书籍理解太阳 能电池中存在的问 题，提出合适的解 决方法。 能够完 成课程预习， 在 课 程 中能 顺 利 跟 进理 论的讲解，基 本 能 够 回答 课 堂 设 计的 问题；有能力 通 过 调 研和 查 阅 专 业书 籍 理 解 太阳 能电池 中存 在的问题，提 出 合 适 的解 决方法。 能够完成 课程预习，在 课程中能顺利 跟进理论的讲 解，部分地回 答课堂设计的 问题，有能力 通过调研和查 阅专业书籍理 解太阳能电池 中存在的问 题，提出合适 的解决方法。 能够完成 课程预习，部 分地回答课堂 设计的问题， 有能力通过调 研和查阅专业 书籍理解太阳 能电池中存在 的问题，可提 出可能的解决 方法。 不能够完成 课程预习，不能 地回答课堂设计 的问题，有能力 通过调研和查阅 专业书籍理解太 阳能电池中存在 的问题，但不能 提出解决方法

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲（四）课程目标达成情况评价方法1.定量评价法（三级标题：仿宋小四加粗）本课程的评定采用课堂研讨，课程论文和期末考查的综合评定办法，各占30%，30%40%。课堂讨课程论期末考论文试课程目标课程分目标达成评价方法(%)(%)(%)分目标达成度=(0.3x（课堂讨论成绩）203030课程目标1分目标总分)+0.3x(课程论文/分目标总分)+0.4x(期末考试成绩/分目标总分}203030课程目标2505040课程目标3五、教材及参考资料教材《太阳电池材料》，杨德仁著，化学工业出版社，2018年出版。参考书目1.《太阳能电池工作原理技术和系统应用》，Green著，狄大卫、曹昭阳、李秀文、谢鸿礼译，上海交通大学出版社，2010年出版：2.《太阳能电池物理》，JennyNelson著，高扬译，上海交通大学出版社，2018年出版；3.《太阳能电池基础与应用》（第二版），朱美芳、熊绍珍著，科学出版社，2014年出版。6 /9

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲 6 / 9 （四）课程目标达成情况评价方法 1．定量评价法（三级标题：仿宋小四加粗） 本课程的评定采用课堂研讨，课程论文和期末考查的综合评定办法, 各占30%，30%, 40%。 五、教材及参考资料 教材 《太阳电池材料》，杨德仁著，化学工业出版社，2018 年出版。 参考书目 1. 《太阳能电池工作原理技术和系统应用》，Green 著，狄大卫、曹昭阳、李秀 文、谢鸿礼译，上海交通大学出版社，2010 年出版； 2. 《太阳能电池物理》，JennyNelson 著，高扬译，上海交通大学出版社，2018 年出版； 3. 《太阳能电池基础与应用》（第二版），朱美芳、熊绍珍著，科学出版社，2014 年出版。 课程目标 课堂讨 论 （%） 课程论 文 （%） 期末考 试 （%） 课程分目标达成评价方法 课程目标1 20 30 30 分目标达成度={0.3ｘ(课堂讨论成绩/ 分目标总分)+0.3ｘ(课程论文/分目标 总分)+0.4ｘ(期末考试成绩/分目标总 课程目标2 30 20 30 分} 课程目标3 50 50 40

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲附：布鲁姆教育目标分类及教育目标中可用动词举例参考（一）认知领域认知目记忆理解应用分析评价创造标分析估量引用酒清应用实现定义估量聚集确认计算裤论，主张描述辩护实行安排评价组合列举讨论选择归因于核对创作查找区别估算把分类得出结论编造，策划识别复制展现构建把··归类说服列清单比较批判谋划举例说明戏剧化解释利用联系评论创建给加标签（称为）表达估计对比推断为.设计找到延伸执行决定裤护开发匹配说明展出解构评估设计，发明记住推断试验构想察觉，探测假设命名阐释说明确定判断生成记得绘图给评级找到实施结合背诵区别释义制定给评分整合认出予预测示范辨别推荐发明制定记录相关修改分解修改可用动词牵例复述报告操作识别仔细检查修改重复再造表演检查支持创始报告重申练习归纳看重计划取回复述安排日程分组估计的生产详细评阅展示假设分里提议说明重写模拟设想重组陈述选择检阅誉代勾画列表翻译解决把编目转变理解使用整理组织概述探究提问选择分离总结微信号：xinil测试（二）情意领域接受情意领域教育目标反应评价组织形成品格听讲陈述接受讨论养成回答承认组织建立知道看出完成参加判断秉持建构注意选择完成使联系选择列举决定确定形成接受遵守影响建立塑造赞同记录支持选择涵养展现听从辩论比较容忍可用动词举例发展称赞论证定义判别欢呼系统阐述表现区别权衡帮助解释选择评价制定计划决定微信号：xinilt7/9

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲 7 / 9 附：布鲁姆教育目标分类及教育目标中可用动词举例参考 （一）认知领域 （二）情意领域

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲（三）动作技能领域动作技能感知准备状态引导反应机械化复杂的外独创适应领域教育在反应目标指导听到预备机械化操纯熟调试创造可用动引导作效率创作举例看到准备调整观察模仿准确的操流畅的操设计预定解决摸到作作建构感知探索应变熟练触摸尝试不假思索适应制作尝到试误练习统合独创的正确操自动表现作闻到复习善尽统筹感觉到指出转换连结微信号：xinilt8/9

《太阳能电池原理与材料》课程教学大纲 8 / 9 （三）动作技能领域