太阳电池与光伏发电

课程编码：080706M05001H 英文名称：Solar cells and photovoltaic power generation 课时：42 学分：2.00 课程属性：专业普及课 主讲教师：赵雷等

本课程是面向能源材料与应用的专业课程。光伏发电作为可再生能源利用的重要形式，在实现双碳目标的过程中将起到非常关键的作用，是涉及半导体、物理、材料、化学、电力电子等的新兴交叉学科，需要大量高水平的科学技术人才。
本课程总体介绍光伏科学技术与工程的发展状况，主要围绕技术进展讲授太阳能光伏发电所涉及的材料和器件知识，在此基础上进一步介绍光伏发电系统的设计、安装、环境影响、收益测算等，以及光伏产业的发展现状和未来发展趋势。
通过本课程教学，目的是使研究生熟悉太阳能光伏发电在未来能源结构中的重要地位和意义，掌握太阳电池的基本结构、制备工艺，较系统认识相关技术创新等。结合研究人员所从事的科研实际，通过由浅入深的介绍和研讨，在教学过程中引导学生快速进入光伏发电研究领域。

《大学物理》、《固体物理》、《半导体物理》、《材料物理》等

第一章 导论 3学时 赵雷
第1节 概论
第2节 太阳能光伏发电的动力
第3节 光伏发电补贴政策
第4节 光伏产业的发展
第二章 太阳电池原理 6学时 赵雷
第1节 太阳电池的基本结构与工作过程
第2节 硅半导体材料的结构与光电性能
第3节 PN结与半导体金属接触
第4节 太阳电池基本特性
第三章 晶体硅太阳电池工艺 6学时 周春兰
第1节 硅提纯
第2节 硅片加工
第3节 晶体硅太阳电池
第4节 组件封装
第四章 硅薄膜太阳电池 3学时 赵雷
第1节 硅薄膜材料的结构与性质
第2节 硅薄膜材料的沉积与性能检测
第3节 硅薄膜太阳电池结构与制备工艺
第4节 硅薄膜太阳电池的研究与产业化现状
第五章 化合物薄膜太阳电池 9学时 赵雷
第1节 III-V族化合物材料的结构与性质
第2节 III-V族化合物太阳电池的结构与性能
第3节 III-V族化合物太阳电池的研究与产业化现状
第4节 铜铟镓硒材料的结构与性质
第5节 铜铟镓硒太阳电池的结构与性能
第6节 铜铟镓硒太阳电池的研究与产业化现状
第7节 碲化镉材料的结构与性质
第8节 碲化镉太阳电池的结构与性能
第9节 碲化镉太阳电池的研究与产业化现状
第六章 染料敏化与有机薄膜太阳电池 3学时 赵雷
第1节 染料的结构与性质
第2节 染料敏化太阳电池的结构与性能
第3节 染料敏化太阳电池的研究与产业化现状
第4节 有机半导体材料的结构与性质
第5节 有机太阳电池的结构与性能
第6节 有机太阳电池的研究与产业化现状
第七章 钙钛矿类薄膜太阳电池 3学时 周春兰
第1节 钙钛矿类材料的结构与性质
第2节 钙钛矿太阳电池的原理、结构与性能
第3节 钙钛矿太阳电池常见制备工艺
第4节 钙钛矿太阳电池的研究与产业化现状
第八章 其他新概念太阳电池 3学时 周春兰
第1节 电池效率的Shockley-Queisser理论极限
第2节 用于薄膜太阳电池的新型高效陷光结构
第3节 减小能量损失的新概念太阳电池结构
第4节 未来电池的可能材料选择
第九章 光伏发电电站设计 3学时 周春兰
第1节 气象条件
第2节 光伏电站结构设计
第3节 光伏电站发电量预测及检测
第4节 光伏电站电气设计
第十章 太阳能光伏发电全生命周期评估与经济性评价 3学时 赵雷
第1节 全生命周期评估（LCA）基本概念和流程
第2节 光伏发电系统的LCA建模
第3节 示例分析光伏发电系统LCA环境影响因素
第4节 光伏发电的经济性评价

赵雷，中国科学院电工研究所，研究员，博士，博士生导师。太阳电池技术研究部常务副主任。长期从事光伏电池研究，重点研究提升太阳电池性能和对国内外产业界具有指导意义的电池新结构、新工艺，对薄膜太阳电池有较深认识。
周春兰，中国科学院电工研究所，研究员，博士，博士生导师，长期从事晶体硅太阳电池以及光伏电池新材料和新器件结构的研究，主要包括高效晶体硅太阳电池器件性能和太阳电池失效机制研究，新型表面钝化和光电转换材料和器件结构设计与优化。