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      教學資源

      中心依托光學工程一級學科博士點、微電子學有固體電子學碩士點、“光學工程強勢特色學科”學科優勢,結合河北大學“新能源光電器件國家地方聯合工程實驗室”、“河北省光伏技術協同創新中心”、英利集團“國家能源光伏技術重點實驗室”、“光伏材料與技術國家重點實驗室”的科研儲備,將企業生產與虛擬仿真技術相結合,開發出完備的光伏技術虛擬仿真實驗教學資源。

      近年來,學校利用“中西部綜合實力提升計劃”等經費,對中心建設給予持續支持。中心按照教學大綱的要求,以學生為主體,圍繞光伏技術教學內容與目標,建設了光伏材料、太陽電池制備、光伏發電和專業基礎四個虛擬仿真實驗資源平臺,在平臺上開設了32門虛擬仿真實驗課程,包含150余項實驗項目,覆蓋了從材料到發電的所有光伏相關知識。虛擬仿真實驗資源架構如圖所示。

      光伏技術虛擬仿真實驗資源架構圖

      光伏技術虛擬仿真實驗教學資源包括光伏材料、太陽電池制備、光伏發電和專業基礎四個實驗平臺,每個實驗平臺包括的實驗系統資源如下:

      ①光伏材料實驗平臺

      光伏材料實驗平臺包括光電基礎、半導體器件基礎和半導體材料物性測量三個系統。

      光電基礎系統包括電光調制、氫原子光譜、光電探測器光譜響應、單光子計數、等離子體輝光放電等仿真軟件。

      半導體器件基礎系統包括熱生長SiO2層、微細光刻、雜質擴散、金屬蒸發、晶體管特性曲線測量、特征頻率測量、HFE參數測量、pn結電容特性測量等虛實結合仿真實驗軟件。

      半導體材料物性測量系統包括X射線衍射、薄膜折射率和厚度測量、霍爾效應測量、薄膜吸收系數測量等實物實驗。

      ②太陽電池制備實驗平臺

      太陽電池制備實驗平臺包括光伏器件性能測試、薄膜太陽電池制備和晶硅太陽電池制造三個系統。

      光伏器件性能測試系統包括太陽電池暗特性測量、太陽電池輸出特性測量、太陽電池溫度特性測量、太陽電池I-V特性測量等虛擬仿真軟件。

      薄膜太陽電池制備系統包括TCO膜的濺射、電池有源層的沉積、ZnO阻擋層的沉積、金屬電極的濺射等虛實結合仿真實驗軟件。

      晶硅太陽電池制造系統包括硅片清洗、制絨、磷擴散、氮化硅薄膜沉積、絲網印刷、烘烤燒結、測試分選等實物實驗。

      ③光伏發電實驗平臺

      光伏發電實驗平臺包括光伏發電、風光互補和發電控制三個系統。

      光伏發電系統包括自然采樣單相SPWM調制、DC/DC變換器、發電系統單相鎖相環、三相SVPWM調制閉環控制等虛擬仿真軟件。

      風光互補系統包括太陽電池組件光源跟蹤控制、模擬風場控制、風力發電機側風偏航控制、風光互補綜合實驗等虛實結合仿真實驗軟件。

      發電控制系統包括最大功率點追蹤等實物實驗。

      ④專業基礎實驗平臺

      專業基礎實驗平臺包括綜合設計課程和基礎電路課程兩個系統。

      綜合設計課程系統包括模擬集成電路課程設計、數字集成電路綜合實驗等虛擬仿真實驗軟件。

      基礎電路課程系統包括EDA技術、單片機原理與應用虛實結合實驗課程,另外還包括微型計算機原理及應用等實物實驗課程。

      中心依托覆蓋全校的安全、高速的校園網,建設了虛擬仿真實驗教學管理平臺,保障了中心的信息化管理及資源的開放共享。中心通過加強教學資源信息化、教學管理信息化和支持服務的信息化建設,突出體現了實驗教學信息化這一發展重點見圖所示。

      實驗教學信息化結構圖

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