太阳能电池与光伏组件

授课班级

光伏171

课时

6课时

上课地点

教

学

目

标

能力(技能)目标

知识目标

了解太阳能电池的工作原理及其应用。

学会太阳能电池的伏安特性曲线测量

了解太阳能光伏组件生产工艺流程及其应用。

学会太阳能光伏组件的伏安特性曲线测量

运用所学知识，对太阳能的伏安特性进行测量，提高学生对物理的学习兴趣；

能分析太阳能电池的物理特性；

能实际组装太阳能光伏组件；

能分析光伏组件常见的问题。

能

力

训

练

任

务

及

案

例

为了全面完成本项教学目标，本教学设计以老师讲解实验原理和内容为主线，充分展现隐含在本节内容中的科学探究方法和科学思维方式。

案列装置为光具座及滑块座、具有引出接线的盒装太阳能电池组件、数字万用表1只、0-1K欧可变电阻器1只、白炽灯光源1只（射灯结构，功率40W ）、智能数显电压表和智能数显电流表一只、导线若干、遮光罩1个、开关1个。通过实验数据了解太阳能电池的工作原理：

在p 区与n 区交界面的两侧即结区，存在一个内建电场，电场方向由n区指向p 区。当光照射在距太阳电池表面很近的pn结时，只要入射光子的能量大于半导体材料的禁带宽度Eg，则在p区、n 区和结区光子被吸收会产生电子–空穴对．少数载流子（空穴带正电）在内建电场的作用下被拉向p 区．同样，少数载流子（电子）也会被内建电场迅速被拉向n 区．如果外电路处于开路状态，这样在pn结上产生一个光生电动势．这一现象称为光伏效应．

参

考

资

料

1.王长贵.太阳能光伏发电使用技术.北京.化学工业出版社.2010

2.李钟实.太阳能光伏发电系统设计施工与维护.北京.人民邮电出版社.2010

3.廖东进.光伏发电系统集成与设计. 北京.化学工业出版社.2013

4.校本教材.光伏发电系统集成与设计实训手册.2013

告知 

 (教学

 内容、

 目的)

1. 了解太阳能电池的结构；

2. 掌握目前光伏发电系统光伏电池的主要应用方式；   

3. 掌握太阳能光伏组件的生产工艺流程。

4.掌握光伏发电特点，能分析光伏发电系统实施的可行性。

5.掌握太阳能电池的等效电路和伏安特性曲线测试方式。          

讲授(口述)

设问      

板书       

课件教具   

挂图演示   

实物展示   

个别回答 

90分钟

引入    

(任务   

项目)   

典型案例：太阳能路灯应用

太阳能路灯由其稳定性、节能性、安全性、方便性、长寿命性、可移性、动智能性等优点在实际生活当中被广泛应用。太阳能光伏系统由太阳能组件、蓄电池、控制器、光源、支架系统及其各种配件组成。太阳能光伏系统的工作原理是利用太阳能组件吸收太阳光并转换为电能通过控制器存储到蓄电池中，当夜晚来临时（或天空亮度不够时）控制器再控制蓄电池给高效节能 LED 灯光源供电，实现环境照明。

展示、演示

启发      

  提问    

  讨论    

实物展示

课件   

板书   

小组讨论

代表发言

互相点评

90分钟

操练    

  (掌握 

初步或  

基本能  

力)     

1.在暗箱中（用遮光罩挡光），取离白炽灯光源 水平距离光强作为标准光照强度，用光功率计测量该处的光照强度J₀  ；改变太阳能电池到光源的距离 x,用光功率计测量x 处的光照强度J，求光强J与位置x 的关系。测量太阳能电池接收到相对光强度  J/ J₀不同值时，相应的I_SC  和U_OC 的值。　

（1）描绘I_SC 和相对光强度J/ J₀之间的关系曲线，求I_SC 和与相对光强J/ J₀ 之间近似关系函数。

（2）描绘出U_OC 和相对光强度J/ J₀之间的关系曲线，求U_OC与相对光强度J/ J₀之间近似函数关系。

2.光伏组件生产工艺流程熟悉

分组做出5V层压工艺光伏组件

教师示范 

或课件   

演示     

课件  

板书  

演示  

学生模仿

90分钟

深化     

  (加深  

对基本   

能力的   

体会)    

本单元从实验原理和内容讲解入手，让学生对实验的原理和内容有一个感性的认识，为下单元课的实验操作做铺垫。最终让学生对所学的内容进行概况总结，巩固了他们的所学知识，提高他们的概况能力。     

启发诱导 

重点讲解 

个别指导 

课件  

板书  

若干学生 

板书或实 

际操作   

个人操作 

小组操作 

集体操作 

90分钟

归纳    

  (知识 

  和     

能力)   

1.从以上内容，归纳分析光伏电池结构和应用领域。

2.对光伏组件分析其结构，描述其工作特点。

讲授      

或在教师

引导下先由学生总结教师再归纳

课件

板书

小组讨论 

代表发言

90分钟

训练 

 巩固 

 拓展 

 检验 

训练项目1光伏发电系统伏安特性测试        

训练项目2太阳能电池的激光划片        

训练项目3太阳能电池的串焊、单焊及测试        

训练项目4太阳能电池光伏组件的叠层、层压

训练项目5光伏组件的测试

启发诱导 

重点讲解 

个别指导 

课件 

板书 

实践

个人操作

小组操作  

集体操作  

90分钟

总结评价

光伏发电系统一般由光伏电池组件、蓄电池、光伏控制器、逆变器及交流输配电系统等部件

组成。太阳能电池按照不同的应用，可采用不同的物理结构和不同的系统部件。对于不同的光伏组件其应用环境其结构组成存在一定差异。  

教师讲授、提问、总评价、典型评价 

课件 

板书 

自我评价、互评

90分钟

作业、项目 

作业题、辅导答疑、单元总结  

90分钟