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钙钛矿太阳能电池中非辐射复合能量损失的研究
钙钛矿太阳能电池制备工艺简单,成本低廉。近年来,该类太阳能电池因其快速增长的光电转换效率和逐步提升的器件稳定性,吸引了学术界和产业界的广泛关注,为光伏领域带来了新的机遇。然而,由于钙钛矿太阳能电池中存在非辐射复合损失,所以目前的光电转换效率依然低于肖克利-奎塞尔(Shockley-Queisser)理论所定义的极限效率。因此,最大化降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失是进一步提升电池器件效率的未来研究重点。 鉴于此,研究团队基于已有的研究基础,对“最大化降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失”这一论题进行深入探讨和系统总结。该综述文章主要包括以下几个方面:首先,介绍了钙钛矿太阳能电池中非辐射复合的起源,并详细讨论了非辐射复合损失的定量化测试方法;其次,系统总结了在降低非辐射复合损失方面的最近研究进展;再次,依据肖克利-奎塞尔理论,对钙钛矿太阳能电池所能够获得的最高光电转换效率进行了科学预测;最后,在展望部分,前瞻性地指出了最大化降低非辐射复合损失的未来努力方向。图1. 金属卤化物钙钛矿活性层内的电荷载流子产生与复合动力学机制 在理想的金属卤化物钙钛矿半导体材料中,所有的光生电子和空穴最终将通过发射光子的方式进行复合(即:辐射复合)。然而,在实际的钙钛矿太阳能电池中存在大量的非辐射复合通道(如图1所示),绝大部分光生载流子将优先通过其他非辐射途径进行复合(例如,缺陷辅助复合,俄歇复合,界面诱导复合,电声耦合,带尾态复合等)。这些非辐射复合损失过程极大降低了电池在稳态下的光生载流子浓度,从而减小了金属卤化物钙钛矿层中准费米能级劈裂的能级差,最终造成钙钛矿太阳能电池较大的电压损失。因此,最大化降低或抑制这些非辐射复合通道是提升器件开路电压和光电转换效率的关键。 针对各种非辐射复合通道,该综述首先介绍了目前量化分析非辐射复合损失的常规测试技术以及测试要点,如图2所示。图2. 量化钙钛矿薄膜和完整器件中非辐射复合损失的表征技术 随后,结合当前研究现状,进一步梳理了近年来在降低非辐射复合损失方面取得的一系列重要进展。值得一提的是,该研究团队去年在《Science》杂志上报道的基于溶液二次生长方法构建渐变结的策略(如图3所示),在降低反式钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失方面效果显著(Science 360, 1442-1446)。此后,一系列研究报道显示,相似的策略在正式常规结构钙钛矿太阳能电池和全无机钙钛矿太阳能电池中也可以获得正向的实验结果。由此说明,在金属卤化物钙钛矿半导体材料中构建有效的渐变结对后续降低非辐射复合损失具有非常重要的借鉴价值。图3. 渐变结钙钛矿太阳能电池器件结构和渐变结的时间分辨光谱 此外,该综述还以当前最高效率的砷化镓太阳能电池为参照,先假定钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失与砷化镓太阳能电池的情形一致,再依据肖克利-奎塞尔理论,对钙钛矿太阳能电池所能够获得的性能参数进行科学预测,进而给出电池器件所能达到的最高光电转换效率,如图4所示。图4. 当钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失与当前最高效率砷化镓太阳能电池的情况相同时,单结钙钛矿太阳能电池可实现的最优器件性能参数 最后,该综述也指出,目前提升器件性能的两条主要途径是最优化光子俘获和最大化降低非辐射复合损失。如果能将二者进行有效整合,探索更可靠的协同优化策略,这可能会是将器件光电转换效率提升至接近理论极限的可行方案。为此,综述也对一些未来的努力方向进行了展望。 总的来说,该综述为最大程度地降低钙钛矿太阳能电池的非辐射复合损失提供了理论总结,也为开展实验工作提供了参考借鉴,对进一步提升电池效率,推动该类电池产业化应用有重要意义。
北京大学 2021-04-11
太阳能辅助空气源热泵毛细管辐射供冷供暖空调系统
针对重点水域水质安 全和生态状况,集成影响 水质、生态安全的污染物 快速在线监测设备,建立 水质监测预警信息资源共 享和服务平台,构建了水 环境安全监测服务系统, 为水环境管理部门及社会 公众提供信息支持与服务。
安徽建筑大学 2021-01-12
跨太空和大气层的动目标红外辐射特性反演方法及系统
本发明公开了一种跨太空和大气层的动目标红外辐射特性反演方法及系统,其中,方法的实现包括:首先确定测量系统与被观测动目标之间的路径类型,然后计算当前路径类型下的红外辐射传输特性参数,最后根据多次测量的被观测动目标像方的红外辐射亮度平均值和红外辐射传输特性参数进行被观测动目标物方红外辐射亮度的反演计算。实施本发明可以解决跨太空和大气层红外辐射传输特性参数计算和物方红外辐射亮度反演计算的技术难题。
华中科技大学 2021-04-14
一种低信噪比雷达辐射源信号脉内调制识别方法
本发明公开了一种低信噪比雷达辐射源信号脉内调制识别方法,其步骤包括电子侦察接收机接收雷达辐射源脉冲信号,经由射频到中频的降频和A/D采样处理后,得到待识别的具有不同脉内调制方式的雷达辐射源信号S(t),再在信号处理模块中对信号S(t)进行处理,识别出雷达辐射源信号的脉内调制方式并输出。本发明方法能在信噪比低至-6dB时正确识别多种雷达辐射源信号脉内调制方式,比现有的雷达辐射源信号脉内调制方式识别方法具有更好的噪声抑制能力,且比现有的多种雷达辐射源信号识别方法的计算复杂性O(n2)或O(n3)低很多。
西南交通大学 2016-10-19
一种菊花状纳米钯聚集体材料的超声辐射制备方法
本发明公开了一种菊花状纳米钯聚集体材料的超声辐射制备方法,是向反应器中加入水和乙醇,然后加入 PdCl2 粉末和表面活性剂-大分子复合体系软模板,在氮气保护下超声反应,反应结束后离心分离收集沉淀物,用乙醇和丙酮洗涤后真空干燥得到纳米钯聚集体材料。本发明借助乙醇的还原作用和助溶剂作用,没有额外添加诸如硼氢化钠、抗坏血酸等化学还原剂的条件下一步合成菊花状纳米钯聚集体材料,反应速率容易控制,成本低廉,操作过程简便易行。本发明所制得的菊花状纳米钯聚集体材料的尺寸范围在 60-100nm 之间。
安徽理工大学 2021-04-13
一种基于免疫遗传算法的模块化多电平变换器的调制方法
本发明涉及一种基于免疫遗传算法的模块化多电平变换器的调制方法,对模块化多电平变换器的优化控 制方面的问题进行研究,优化目标为模块化多电平变换器的输出电流波形最优,本发明结合模块化多电平变 换器的结构特点和输出特性,采用各相上桥臂投入子模块的数目表示工作状态,对模块化多电平的工作状态 进行优化,通过编码操作,注入疫苗,亲和度计算,浓度计算,免疫选择,交叉操作,变异操作,倒位操作, 经过多次迭代收敛后得到优化后的模块化多电平变换器的输出电压阶梯波。
武汉大学 2021-04-14
用于海上直流电网的模块化多电平DC/DC变换器研究与开发
 采用直流技术对海上风能进行汇聚和传输可以同时提高系统可靠性和灵活性,DC/DC变换器用于匹配不同电压等级以及接入直流发电和储能设备,为实现中高压直流电网中高效可靠的直流-直流变换,本项目首先研究中高压模块化多电平DC/DC变换器的可行电路拓扑结构,研究模块化多电平DC/DC变换器的运行和控制机制,解决均压控制问题,实现其电压和功率控制功能。依据理论研究成果,本研究组开发了60kW模块化多电平DC/DC变换器样机,对样机的测试结果验证理论分析以及所提出控制算法的有效性。 通过本项目的实施,解决了模块化多电平DC/DC变换器的调制、均压、控制等关键问题,验证其应用于直流电网的可行性。为未来直流电网的建设提供率了重要的理论参考和工程借鉴依据。 在本项目实施过程中,以国家千人计划,项目和中英自然科学基金项目为依托,本研究组与国家电网电力科学研究院、英国Strathclyde大学、英国Aberdeen大学合作开发了“带有DC/DC直流电压变换的大型新能源多端直流接入系统”的实证平台,研究和验证了直流电网的运行机制。针对模块化多电平DC/DC变换器,本研究组已申请专利一篇,发表多篇论文。
上海交通大学 2021-04-13
一种用于电动汽车动力电池的多模式谐振变换器及其控制方法
本发明提供了一种用于电动汽车动力电池的多模式谐振变换器及其控制方法,涉及汽车动力电池优化控制领域。该变换器包括电池侧全桥单元、谐振电路、高频变压器、直流侧全桥单元;由电池侧全桥单元将电池的输入电压转换为高频方波,通过谐振电路,经由高频变压器流入直流侧全桥单元,输出直流电压;谐振电路可在在LLC工作模式与LLCC工作模式之间自适应切换;通过预定的开关管可使谐振电路与电池形成LC回路,利用电池内阻的欧姆效应产生可控热量。本发明将谐振电路与电池热管理功能融合,通过开关控制使谐振网络与电池形成闭环回路,直接利用电池内阻的欧姆效应实现内部加热。无需外接加热装置,在低温环境下同步完成能量传输与电池预热。
南京工程学院 2021-01-12
基于自适应权重与多传感器融合的双车协同避障及路径规划方法
本发明公开了基于自适应权重与多传感器融合的双车协同避障及路径规划方法,涉及路径规划避障领域,该方法包括:建立包含障碍和地面摩擦力标记的地图;基于考虑依赖关系的遗传算法对运输任务进行排序,得到最佳运输顺序;对当前道路安全进行风险判断,计算出道路安全性评价系数;基于考虑自适应权重的路径规划算法,计算车辆的最佳路径;按照最佳运输顺序和最佳路径执行当前运输任务;确定路径上的受影响障碍物,根据后车跟随避障与自适应引导车策略进行自适应避障;计算安全间距阈值;根据车辆之间有效距离与安全间距阈值的比较结果,控制后车的速度。本发明确保任务分配和路径规划智能化,提升了双车控制系统的效率和可靠性。
南京工业大学 2021-01-12
猪多肋基因育种新技术
哺乳动物的胸椎数决定肋骨数,肋骨数是养猪生产中的重要经济性状。除猪和羊外,几乎所有哺乳动物的脊椎数都是固定的,目前主流的杜洛克、长白、大白猪种的肋骨数变异明显,通常是14-16根,每增加一根肋骨,100Kg商品猪体长增加200px,产肉量增加1%以上。因此,肋骨数的选育改良具有重大的经济价值。 项目组在猪7号染色体上鉴别到影响效应大1根肋骨的基因关键变异位点,由此创建了新型的种猪肋骨数增加基因育种新技术,申请并获得国家发明专利一项,代表性论文发表于国际知名在线学术期刊PLoS one(2013,8:e20534)。
江西农业大学 2021-05-05
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