太阳能电池材料

The materials of Solar Cells

课程编号：07310550 学 分：3

学 时：45 (其中：授课学时：45实验学时：0上机学时：0 ) 先修课程：新能源材料，固体物理导论

适用专业：无机非金属材料工程(光电材料与器件)

教 材：《太阳能电池材料》杨德仁主编，化学工程出版社，2006年10月第一版 开课 学院：材料科学与工程学院

一. 课程的性质与任务本课程是光电材料与器件专业的一门主要专业方向课程。本课程力求 介绍太阳能 光电转化基本原理和太阳能电池基本结构和工艺的基础上，重点介绍太阳能电池料的制备，材料的结构和性能。 二. 课程的基本内容及要求 第一章太阳能和光电转换

1. 教学内容 (1) 太阳能

(2) 太阳能辐射和吸收

(3) 太阳能光电的研究和应用历史 (4) 太阳电池的研究与开发 2. 基本要求

(1) 了解太阳能电池的发展历史 (2) 了解太阳能的基本参数

第二章太阳能光电材料及物理基础

1 •教学内容

(1) 半导体材料和太阳能光电材料 (2) 载流子和能带 (3) 杂质和缺陷能级

(4) 热平衡下的载流子以及非平衡载流子 (5) pn结和金属-半导体接触 (6) 太阳能转换原理-光生伏特效应 2.基本要求

(1) 理解半导体材料以及太阳能光电材料的定义，分类

在材 (2) 理解载流子的分类，定义以及半导体能带理论 (3) 熟练掌握杂质半导体的分类，能级理论

(4) 理解非平衡载流子的产生，复合，寿命，扩散，在电场下的漂移

(5) 掌握pn结的制备，原理，电流电压特性，金属-半导体接触，欧姆接触的原理 (6) 掌握半导体材料的光吸收，光生伏特效应的原理第三章单晶硅材料 1 •教学内容 (1) 硅的基本性质 (2) 太阳能电池用硅材料 (3) 高纯多晶硅的制备 (4) 太阳能级多晶硅的制备 (5) 区熔单晶硅 (6) 直拉单晶硅 (7) 硅晶片加工 2.基本要求

(1) 了解硅的基本物理，化学性质

(2) 理解太阳能电池用硅材料在纯度，物理，化学等方面的要求 (3) 了解西门子法，硅烷法，四氯化硅氢还原法的原理 (4) 掌握了解太阳能级多晶硅的制备步骤 (5) 了解区熔单晶硅的制备步骤

(6) 熟悉直拉单晶硅的生长原理，生长技术，掺杂技术和工艺

(7) 了解硅晶片制备步骤中的切断，滚圆，切片，化学腐蚀 第四章铸造多晶硅 1 •教学内容

⑴概述

(2) 铸造多晶硅的制备工艺 (3) 铸造多晶硅的晶体生长 2.基本要求

(1) 了解铸造多晶硅的定义。

(2) 熟悉铸造多晶硅的制备工艺步骤。

(3) 理解铸造多晶硅的晶体生长中所需的原材料，W,晶体生长工艺，晶体生长的因素, 杂。

第五章太阳电池的结构和制备

1 •教学内容

晶体掺

(1) 太阳电池的结构和光电转换效率 (2) 晶体硅太阳电池的基本工艺

⑶薄膜太阳电池

2.基本要求

(1) 熟悉和掌握太阳电池的基本结构和广电年转换效率的定义，测试方法。

(2) 熟悉晶体硅太阳电池的基本工艺包括：制绒，清洗，扩散制结，刻蚀周边，减反 膜的制

备，丝网印刷制备电极，烧结等工序。

(3) 了解和熟悉碑化镣，非晶硅薄膜，多晶硅薄膜，硝化镉，铜钢稼硒薄膜太阳能电池的基本 构

造和基本知识。

第六章CdTe和CdS薄膜材料

1•教学内容

(1) CdTe材料和太阳电池

⑵CdTe薄膜材料的制备 ⑶CdS薄膜材料

2.基本要求

(1) 理解CdTe薄膜材料的基本性质以及CdTe薄膜太阳电池 (2) 了解各种制备方法包括：近空间升华法，电化学沉积法，制备

技术及其热处理

⑶ 熟悉CdS薄膜材料的基本性质，制备，热处理，缺陷。 第七章Cui nSe2(Cul nS?)薄膜材料

CdTe薄膜的其他

1•教学内容

(1) Cui nSe2材料和太阳电池。 ⑵Cui nSe2薄膜材料的制备。

⑶Cui nS2材料的性质和太阳电池。 ⑷Cui nS2薄膜材料的制备。

2.基本要求

⑴了解CuInSe2材料定义，基本性质，以及以其为薄膜材料制备的太阳能电池。

(2) 熟悉CuInSe2薄膜材料的制备的方法，包括硒化法，共蒸发法等等。

⑶ 掌握CuInS2材料的基本性质及其为材料制备出的太阳电池。

(4) 熟悉CuInS2薄膜材料的制备方法，包括硫化法，溅射沉积法，化学水浴法。

三. 课程学时分配 早节 授课 实验 上机 实践 第一章太阳能和光电转换 第二章太阳能光电材料及物理基础 第三章单晶硅材料 第四章铸造多晶硅 第五章太阳电池的结构和制备 第六章CdTe和CdS薄膜材料 第七章CuInSe^CulnS2）薄膜材料 合计 四. 大纲说明

3 10 7 7 8 5 5 45 1. 本课程讲授时不应拘泥与章节，授课教师可以根据自己的教学经验将相关内容进行整合。 2. 本大纲为基本要求，教学内容的要求分为三个层次，掌握，理解和了解。掌握是指对教学 内

容理解透彻，清楚，并能应用所学知识解决实际问题，理解是指对教学内容正确认识，能够 一般应用。了解是指对教学内容应具备基本知识背景，为今后进一步的学习打下基础。

3. 本课程侧重于基本概念并以太阳能电池为核心系统介绍晶体硅太阳能电池产业链中的上游 和

中游工艺，授课教师在教学过程中需要理论联系实际，举一反三，以培养学生的独立分析问 题和解决问题的能力。

4. 考核方式由自学内容讲授（30%）,课程论文（30%），闭卷考试（30%），平时成绩（10%）

构成。 五•参考书目

1-《太阳能电池 材料•制造•检测技术》，翁敏航编著，科学出版社，2013年4月第一版。

制定人：李浩华

审定人：李浩华

批准人：

2013年6月 日

课程简介

课程编码：07310550 课程名称：太阳能电池材料

央文名称：The materials of Solar Cells 学分： 学 时：

3

45 （其中：讲课学时：45实验学时：0上机学时：0）

课程内容：本课程《太阳能电池材料》的主要内容包括有太阳能和光电转换， 太阳能光电材料及物理基础，单晶硅材料，铸造多晶硅，太阳电池的结构与制备，各种半导 体太阳能电池材料等知识点。

选课对象：无机非金属材料工程（光电材料与器件）专业本科三年级学生 先修课程：新能源材料，固体物理导论 教 材： 第1版

《太阳能电池材料》杨德仁主编，化学工程出版社，2006年10月