太阳能电池基础与应用

课程编码：080501M05008H 英文名称：Fundamental and Application of Solar Cells 课时：50 学分：3.00 课程属性：专业普及课 主讲教师：张兴旺等

本课程是面向已具有固体物理、半导体物理等基础知识的学生所开设的专业普及课。讲述太阳能电池的基本原理及测试方法，结合该领域的进展，介绍各种不同类型的太阳能电池，包括晶硅、III-V族化合物、硅基薄膜、CIGS、CdTe薄膜等传统太阳能电池，以及有机、染料敏化、钙钛矿、量子点等新型太阳能电池的工作原理、电池结构、特点及发展趋势。使学生能够掌握太阳能电池基本原理并对各类光伏电池技术前沿发展有所了解。

固体物理、半导体物理

第一章 引言 2学时
第1节 太阳能电池工作原理与应用
第2节 太阳能电池的现状与发展趋势
第二章 半导体基础 6学时
第1节 半导体中电子态和能带
第2节 半导体中的杂质与缺陷
第3节 平衡状态载流子浓度与分布
第4节 非平衡载流子的产生与复合
第5节 漂移电流与扩散电流
第6节 载流子输运方程
第三章 pn结及其伏安特性 2学时
第1节 pn结的制备
第2节 pn结的基本原理
第3节 pn结电流电压特性
第四章 太阳电池基础 8学时
第1节 光生伏特效应
第2节 太阳电池的性能表征
第3节 光生载流子的浓度与电流
第4节 太阳电池的伏安特性
第5节 太阳电池的测试技术
第6节 太阳电池的效率分析
第五章 硅基太阳能电池 8学时
第1节 从材料基础到电池芯片、组件和系统
第2节 高效晶体硅电池（一）
第3节 高效晶体硅电池（二）
第4节 非晶/微晶硅薄膜太阳能电池
第六章 高效III-V族半导体电池 4学时
第1节 非聚光III-V族半导体电池
第2节 聚光III-V族半导体电池
第七章 高效多晶薄膜电池 4学时
第1节 CIGS薄膜太阳能电池
第2节 CdTe薄膜太阳能电池
第八章 有机太阳能电池 4学时
第1节 有机太阳能电池历史
第2节 有机太阳能电池基本器件结构
第3节 有机太阳能电池的材料和器件结构设计
第4节 有机太阳能电池的稳定性
第九章 染料敏化太阳能电池 2学时
第1节 染料敏化电池的发展
第2节 染料敏化电池的基本工作原理
第3节 染料敏化电池的延申
第十章 钙钛矿太阳能电池 6学时
第1节 钙钛矿太阳能电池发明
第2节 钙钛矿材料的基本物化特性
第3节 钙钛矿太阳能电池效率发展的三个阶段
第4节 钙钛矿基叠层电池研究进展
第5节 钙钛矿大面积电池研究进展
第6节 钙钛矿电池稳定性研究进展 （一）
第7节 钙钛矿电池稳定性研究进展（二）
第8节 钙钛矿电池产业化发展现状
第十一章 量子点太阳能电池 2学时
第1节 量子点太阳能电池的研究意义
第2节 量子点太阳能电池基本结构及研究现状
第十二章 考试 2学时
第1节 考试

张兴旺，博士，中国科学院半导体研究所研究员，中国科学院大学岗位教授。分别于1994和1999年从兰州大学物理系获理学学士和博士学位。1999至2004年在香港中文大学和德国乌尔姆大学固体物理系博士后及洪堡学者。主要从事二维半导体材料与器件、光伏材料与器件等方面的研究。现任国际空间研究委员会中国委员会委员、中国真空学会薄膜专业委员会委员、中国空间科学学会微重力科学与应用研究专业委员会委员。已主持承担科技部863、973计划、国家重点研发计划、自然科学基金等项目20余项，在Nature Mater., Nature Energy, Nature Commun., Adv. Mater.等期刊发表SCI论文150篇，论文被他引3000余次，获授权发明专利20项，在美国MRS、金刚石和碳相关材料等国际学术会议做邀请报告多次，曾获北京市科学技术进步二等奖、中科院优秀导师奖等奖励。