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《太阳能电池材料》实验教学大纲

大纲主撰人：xxx大纲审核人：xxx

一、课程基本情况

课程代码：101145223202

课程名称（中/英文）：太阳能电池材料/SolarCellMaterials

课程类别：专业方向特色课程

课程性质：专业选修课程

课程类型：课程实验

总学分：3

总学时：48

实验学时：12

适用专业：材料物理

适用对象：本科

先修课程：半导体物理与器件、材料研究与测试方法、固体物理、材料物理

开课学院：材料科学与工程学院

二、课程简介

《太阳能电池材料》课程实验主要考察太阳能电池的工作原理、伏安特性曲线测试的基本方法以及数据分析方法。通过实验课程的学习，使学生掌握太阳能电池伏安特性曲线的测试及数据分析方法，提高学生对于理论知识的把握，提升学生的学习兴趣和动手能力，有助于学生从事硅片、电池片、组件等光伏相关行业。通过分组合作实验的形式，加强学生的团队精神和协作能力，开拓学生的思维，提高学生创新能力。在开展实验过程中，通过安全教育环节，使学生掌握安全科学理论方法，具备安全科学研究潜质，能为国家富强、社会进步做出贡献的技术人才。

三、实验教学目标

1.通过实验教学使学生掌握硅基太阳能电池的测试方法及基本工作原理。能够针对太阳能电池材料和组件设计实验，并对实验数据进行采集、处理和解释，培养学生科学严谨的态度，学会实验的方法，提高动手能力。

2．能够针对光伏领域的复杂问题设计解决方案，设计开发光伏材料与器件，对太阳能电池材料与组件的性能做出合理评价。具有创新意识，在新能源材料与器件的复杂系统设计中有局部或整体创新。

3．能够应用太阳能电池的专业知识对光伏工程的复杂问题进行数据分析和综合，设计实验，并对实验数据进行采集。培养学生合理分析数据的意识，养成良好的实验习惯和思维习惯。

4．在太阳能材料系统设计开发过程中，能够考虑社会、健康、安全以及环境等因素。

四、实验项目及学时安排

序号

实验项目名称

实验

学时

实验

类型

实验

要求

每组

人数

备注

1

太阳能电池性能测试

4

综合性

必做

4-5

2

太阳能电池负载实验

4

综合性

必做

4-5

3

太阳能控制器工作原理实验

4

综合性

必做

4-5

五、实验内容

实验一太阳能电池性能测试

实验目的：

掌握太阳能电池伏安特性曲线测试的基本原理，掌握电化学工作站测试太阳能电池的伏安特性曲线的方法，了解相关性能参数如开路电压、短路电流、填充因子、转换效率等，并能够根据伏安曲线计算转换效率。

实验设备：

CHI660e电化学工作站

实验内容及步骤：

学会使用电化学工作站测试太阳能电池的伏安特性曲线；掌握太阳电池伏安特性曲线的分析方法，并会根据伏安特性曲线计算相关性能参数，如太阳电池的最大功率、开路电压、短路电流、填充因子、转换效率等。实验内容主要包括样品的组装，电化学工作站的操作，性能曲线的分析。

实验步骤为接好电极、打开工作站开关、打开CHI工作站控制界面、选择测试技术、设置参数进行运行，最后保存曲线。

实验二太阳能电池负载实验

实验目的：

了解太阳能电池的基本结构和工作原理；了解太阳能电池输出电流、电压与负载的关系，掌握太阳能电池基本特性参数测试原理与方法；通过分析太阳能电池基本特性参数测试数据，进一步熟悉实验数据分析与处理的方法。

实验设备：

DH6521A型多功能太阳能电池综合特性测试仪

实验内容及步骤：

学会使用多功能太阳能电池综合特性测试仪测试不同光强和负载下太阳能电池的输出电流、电压，对所得数据进行分析，通过填充因子等的计算掌握太阳能电池的负载能力高低。实验内容包括多功能太阳能电池综合特性测试仪的操作，性能曲线的分析。

实验步骤为光路高度调节、打开氙灯电源、调节滤色片的高度与出光口的高度一致、连接实验电路、通过改变负载电阻来测试太阳能电池I-V特性曲线，最后求解不同光强、温度下的开路电压和闭路电流。

实验三太阳能控制器工作原理实验

实验目的：

了解太阳能电池的基本特性参数，主要有开路电压、短路电流、峰值电压、峰值电流、峰值功率、填充因子及转换效率；了解太阳能光伏电池的伏安特性及曲线绘制；掌握电池特性的测试与计算。

实验设备：

太阳能发电系统实验台

实验内容及步骤：

学会使用太阳能发电系统实验台测量未加控制器直接驱动的LED灯的电流和电压及通过控制器调控后LED灯的电流和电压，计算这两种情况下的太阳能电池输出功率，能够根据这两者数据的差异分析控制器的作用。实验内容主要包括太阳能发电系统的操作和性能曲线的分析。

实验步骤为连接好实验平台与跟踪系统之间的接线，打开总电源开关。用实验导线连结风光互补控制器与蓄电池，使太阳能控制器工作并观察蓄电池当前的电量状态。打开模拟光源，用实验导线将四块电池板并联，然接入风光互补控制器。将风光互补控制