章半導體材料基本性能測試1



實驗1半導體的晶面光學定向1



實驗2半導體材料的缺陷顯示及觀察8



實驗3半導體材料的光刻工藝15



實驗4半導體霍爾繫數及電阻率測量21



實驗5微波反射光電導衰減法測量少數載流子壽命26



實驗6高頻光電導衰退法測量少數載流子壽命38



實驗7硅片的減反層制備與效果測試45







第二章測試儀器使用51



實驗8真空蒸發鍍膜51



實驗9橢圓偏振法測量薄膜的厚度和折射率56



實驗10四探針測試儀測量薄膜的電阻率66



實驗11循環伏安曲線測定電極性能76



實驗12電化學交流阻抗譜分析電化學過程82



實驗13紫外可見分光光度計測量ZnO的光學禁帶寬度92







第三章太陽能電池性能測試99



實驗14太陽輻照檢測99



實驗15太陽能電池基本特性測試104



實驗16太陽能光伏電池串並聯與直接負載實驗112



實驗17太陽能控制器工作原理實驗116



實驗18光伏逆變器工作原理實驗123



實驗19光伏發電繫統實驗133







第四章新能源轉化與存儲繫統實驗139



實驗20風力發電原理及性能測試139



實驗21多晶硅太陽能電池的制備及性能測試149



實驗22染料敏化TiO2太陽能電池的制備及性能測試157



實驗23量子點太陽能電池的制作與性能檢測163



實驗24低溫燃燒合成固體氧化物燃料電池用超細粉體171



實驗25質子交換膜燃料電池的制備與綜合特性測試176



實驗26鋰離子電池的制備合成及性能測定185



實驗27超級電容器的制作與性能檢測192







第五章新能源轉化與存儲創新性實驗199



實驗28固體氧化物燃料電池的設計與改進199



實驗29高倍率性能鋰離子電池的設計和制備205



實驗30超級電容器的設計與性能改進211

新能源技術是21世紀世界經濟發展中有決定性影響的技術領域之一，新能源材料與器件是實現新能源的轉化和利用以及發展新能源技術的關鍵。新能源材料與器件本科專業是為了適應我國新能源、新材料、新能源汽車、節能環保、高端裝備制造等國家戰略性新興產業發展需要而設立的，是由材料、物理、化學、電子、機械等多學科交叉，以能量轉換與存儲材料及其器件設計、制備工程技術為培養特色的戰略性新興專業。目前，全國有40餘所學校開設了新能源材料與器件專業。



實驗技能的培養是人纔培養的重要一環。為使新能源材料與器件專業擁有具有專業特色且自成體繫的實驗教材，我們編寫了《新能源專業實驗與實踐教程》。本書分為5章，章側重材料性能測試，主要通過測量半導體材料的晶體學和電學性質，理解能源轉化材料性能。第二章側重電化學儀器的使用方法，使學生能夠掌握對薄膜材料的光學性能和電學性能的測試，為後續實驗奠定實驗技能基礎。第三章側重對新能源器件性能的認知，以太陽能電池為例，加深學生對能源轉化器件性能的認識，並在此基礎上理解能源轉化繫統。第四章側重各種新能源器件的性能檢測與制備，加深學生對新能源轉化和能量存儲器件的結構與性能的認識，並通過制備相關器件深入理解其結構對能量轉化與存儲的影響。第五章側重創新能力的培養，讓學生在掌握了基本知識和實驗技能的基礎上，根據個人對新能源材料與器件的興趣，掌握查閱文獻、設計實驗、開展實驗並終解決問題的方法，為進入本行業奠定創新能力基礎。其中，常啟兵編寫了實驗1～27，並對全文進行了統稿；徐序編寫了實驗28；田傳進編寫了實驗29和實驗30。曾濤博士、趙文燕博士、楊志勝博士和孫良良博士也對本書的編寫提供了建議，並承擔了部分資料收集、整理的工作。



在本書編寫中，編者努力使實驗涵蓋新能源專業所涉及的實驗內容。各位同仁在使用本書時，可根據本校實際情況（培養方向和課時要求），對實驗內容進行選擇。部分儀器因型號不同，其操作過程略有不同，需要根據實際情況進行適度調整。



限於作者水平和經驗，書中難免有疏漏之處，敬請讀者批評指正。







編者



2018年10月