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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
基于高温水热强化的高含固污泥高级厌氧消化技术
针对我国污泥高含砂、高含固等特点,对我国低有机质污泥尤其是高含固(TS>10%)污泥高级厌氧消化技术路线领域开展研究,从厌氧消化的可行性、物质流特征、微生物种群及强化调控、热/碱强化水解预处理技术、污泥/餐厨协同消化技术等方面,特别是加强在污泥厌氧消化体系中物质流转化机制的研究工作,突破针对我国低有机质污泥提升厌氧降解率与产气率的关键技术研究与机理研究,为我国污泥高级厌氧消化研究提供支撑。 提出适用于我国低有机质污泥泥质特性的高温水热强化预处理技术,突破高温水热对污泥强化水解的作用机制与最佳反应条件,技术成果形成成套化装备,并在示范工程中得到应用转化与运行优化;突破高含固污泥高级厌氧消化的物质强化转化关键技术,对含固率、温控、搅拌等重要参数进行优化开发,技术成果在示范工程中得到应用转化与运行优化。1.目标及意义 1)提出适应于我国低有机质污泥泥质特征的污泥高温水热强化预处理技术,并与高含固污泥厌氧消化关键技术相耦合,形成基于高温水热强化的高含固污泥高级厌氧消化技术,开发具有完全自主知识产权的技术,并实现技术成果的在长沙污泥厌氧消化工程中的大规模产业化应用; 阐明在污泥厌氧消化新技术中有机质在固-液-气相变体系中的物质流特征,基于有机质的定向转化,进一步对污泥高级厌氧消化新技术进行优化开发,进一步提升甲烷产率和降解率,为污泥厌氧消化的效率提升提供技术支撑。基于对污泥厌氧消化过程的物质流和微生物特征的研究,在技术层面,从“易降解物质定向转化”、“难降解单元分质活化”和“微生物分相调控”三方面入手,开发强化物质转化的水热、生物酸化等预处理新技术,确定关键技术单元组成、关键技术参数和条件;在工艺层面,从强化固相溶解-液相高速甲烷化入手,开发高效厌氧消化工艺流程,开发适用于我国高含固污泥物料特点的厌氧消化技术与装备,提出可靠的搅拌和保温方案以及反应器构造等关键设计参数,在此基础上,形成高含固污泥热水解-厌氧消化集成技术,并进行工程示范;进一步提高污泥高含固厌氧消化工艺的物质转化效率与资源化利用水平。1)预期的经济效益  热水解预处理-高含固协同厌氧消化技术可有效提高污泥厌氧消化处理能力,增强污泥产期效率,降低污泥处理处置能耗。工程效益可望达到1亿元以上。2)预期的社会效益  热水解预处理-高含固协同厌氧消化技术可有效提高污泥厌氧消化处理能力,增强对污泥的处理处置能力,有效缓解污泥处理处置压力,进一步提高污泥高含固厌氧消化工艺的物质转化效率与资源化利用水平。
同济大学 2021-04-11
稠密相气固两相流动参数测量及可视化方法
稠密气固流动问题是多相流研究领域的一个前沿性难题,广泛存在于化工、冶金、电力等工业领域。气固流动参数检测和可视化尤为重要,是稠密气固流动系统复杂研究体系中的共性问题之一。针对该问题,东南大学多相流测试研究室多年来开展了电学与激光散射的稠密气固流动可视化及参数测量与表征方法的研究工作。 开发了电容层析成像系统(ECT)与激光光纤颗粒测量系统,可实时、在线检测多相流参数的二维或三维分布状况,成功应用于湍动流化床与浓相煤粉加压气力输送中试试验装置上。
东南大学 2021-04-11
一种多双端固支梁结构的曲率传感器
本发明提供了一种基于多个双端固支梁结构的曲率传感器,包括柔性基板、梯形金属、金属接触块、双端固支梁锚区、双端固支梁,所述梯形金属放置于金属接触块两侧,双端固支梁锚区分别放置在梯形金属上,在双端固支梁锚区之间金属接触块上方设置多个相互平行、悬空的双端固支梁,多个双端固支梁悬空高度相等,长度不等,当柔性基板贴合在一个曲率的表面上时,弯曲的柔性基板会导致双端固支梁与金属接触块发生接触,且双端固支梁的长度越短,双端固支梁与金属接触块发生接触需要的曲率越大,通过检测平行放置的不同长度的双端固支梁与金属接触块相接触的数目实现曲率的测量,该结构不仅简单可靠,设计灵活,而且实现了数字化输出,控制了误差范围。
东南大学 2021-04-11
动态液液固印迹微萃取液相色谱在线联用系统
本技术成果属于分析化学样品前处理领域,研发了一种动态液液固印迹微萃取-液相色谱在线联用系 统,包括磁力搅拌器、水浴瓶、萃取瓶、引流管、蠕动泵、高压六通切换阀、分子印迹固相微萃取材料、 高压六通进样阀、定量环、进样针、液相色谱泵、色谱柱、检测器和液相色谱等,通过动态液液固印迹微 萃取装置和液相色谱的联用,实现水相样品中目标分析物预富集、萃取、解吸、分离和检测全过程的在 线。本系统结合了液液萃取的通用性、分子印迹固相微萃取技术的高选择性、高富集能力和液相色谱的高 效分离能力和高灵敏度,提高了分析自动化程度,缩短了分析时间,提高了准确度和精密度,可有效应用 于复杂样品中痕量有机物的分析检测。
中山大学 2021-04-10
一种固液全分离的固体管道输送装置及其输送方法
本发明属于管道运输领域,旨在提供一种固液全分离的固体管道输送装置及其输送方法。本发明包括贮水装置、主输送管道、注入管道装置、涡街流量计、排气阀、球阀、调节阀、离心泵和控制装置,所述贮水装置包括第一贮水装置、第二贮水装置和料仓水封箱,所述调节阀包括第一调节阀和第二调节阀,所述球阀包括第一球阀、第二球阀、第三球阀和第四球阀。本发明的有益效果是:本发明通过单独的入料口端,避开离心泵实现固体物料的装载,无论何种形状固体,都可通过入料口端进入主输送管道,随载流体高速输送,本管道系统基本全部实现水充和水封,管道中很少有空气,长期处于湿保养状态,管道系统使用寿命大大提高。
浙江大学 2021-04-11
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