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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
电子模拟功率负载
电子模拟功率负载是一种利用电力电子技术、计算机控制技术及电力系统技术设计实现的。用于对各种直流电源进行考核实验的实验装置,主要作用是替代传统的实际耗电方式运行的电阻型功率负载进行相关的功率实验,与电阻型负载相比它有以下的优点:在完成测试功率实验的前提下,将待试设备的输出能量反馈到电网,节约了能源,不产生大量的热能,避免了试验场所温度升高。并且具有如下几项特点: 1.不需体积庞大的电阻箱及冷却设备,节约了安装空间。体积小,重量轻。 2.模拟的功率连续可调,使用范围增加。 3.采用能量回馈方式,试验场所不必配备大容量的电源,降低了供电容量的开支。 4.反馈的电能可设为超前无功的形式,对电力系统进行功率因数补偿。 应用范围与市场前景: 该电子模拟功率负载可普遍应用于通讯电源出厂试验、各种整流柜出厂试验、牵引动力试验、大功率充电电源试验、蓄电池放电试验、电机出厂试验、柴油机汽油机出厂试验、汽车动力性能试验、电解电镀电源出厂试验等场合。 随着国民经济的发展,人们对能源的要求及试验自动化的要求越来越高,工业、交通等场合越来越需要大功率试验手段,能源的紧缺使得能耗的费用也越来越高,基于节约能源减少开支和试验自动化的要求,该装置将有广泛的应用前景。 经济效益分析: 设备投资用所节约的电费在一至两年内收回;若考虑使用该设备后节省了供电容量、减少了安装空间的费用,设备的投资将在一年内收回。 以50kVA的试验设备为例,通讯电源的出厂试验要求有72小时的连续运行,若该设备在全年内用足80%的时间,该机效率为90%,可节电50(kW)×360(天)×24(小时)×80%×90%=311040度,以每度0.5元计,一年节约电费15.5520万元,若以每台设备25万元计,大约一年半的时间可收回设备投资,若再综合考虑到电网容量的节约及安装场地的减少,则可在一年内收回设备投资。
北京交通大学 2021-04-13
电子式互感器
1 成果简介新型的数字式互感器(光电互感器、智能互感器、电子互感器)与传统的电磁互感器有着本质的区别:数字互感器输出的是数字信号,而传统的电磁互感器输出的是模拟信号。电子式电流互感器是传统电磁式互感器的换代产品,是数字化、智能电网所必须的基础设备。  图 1 10/35KV ECT/EVT                     图 2 悬挂式 220KV EVT             图 3 柱式 110KV ECT 产品特点:绝缘结构简单,体积小,重量轻;不存在磁饱和与铁磁谐振问题,以高速、准确、抗干扰的宽频带性能来测量电流、电压;采用光纤或其它加强绝缘方式实现高电压回路与二次低压回路在电气上的完全隔离,保护二次设备和工作人员的安全;频率响应范围宽,可进行高压电力线上的谐波、暂态电流、高频大电流与直流电流的测量;无充油而产生的易燃、易爆等危险;电子式互感器低压侧的输出为弱电信号,不存在传统互感器在低压侧会产生的危险;既输出模拟量,也能实现输出数字化。有利于实现变电站数字化和智能化。技术特点:不存在二次短路;简化二次回路,消除二次接地故障;计量更为精确;保护更加可靠。主要技术参数:电压: 10 - 750kV电流: 10 - 10000A准确度: 0.2S( ECT) 0.2S( EVT)项目特点:传统式互感器的替代产品、智能电网发展之必要条件;自主创新、技术先进且成熟和系列化;除电子式互感器外,还可研制其他各种电量、非电量传感器。2 应用说明电子式互感器可应用于变电站、高压线路开闭所、开关柜、 环网柜等。3 效益分析初步投资规划见下表: 4 合作方式商谈。5 所属行业领域先进制造。
清华大学 2021-04-13
电子式互感器
1 成果简介新型的数字式互感器(光电互感器、智能互感器、电子互感器)与传统的电磁互感器有着本质的区别:数字互感器输出的是数字信号,而传统的电磁互感器输出的是模拟信号。电子式电流互感器是传统电磁式互感器的换代产品,是数字化、智能电网所必须的基础设备。  图 1 10/35KV ECT/EVT                     图 2 悬挂式 220KV EVT             图 3 柱式 110KV ECT 产品特点:绝缘结构简单,体积小,重量轻;不存在磁饱和与铁磁谐振问题,以高速、准确、抗干扰的宽频带性能来测量电流、电压;采用光纤或其它加强绝缘方式实现高电压回路与二次低压回路在电气上的完全隔离,保护二次设备和工作人员的安全;频率响应范围宽,可进行高压电力线上的谐波、暂态电流、高频大电流与直流电流的测量;无充油而产生的易燃、易爆等危险;电子式互感器低压侧的输出为弱电信号,不存在传统互感器在低压侧会产生的危险;既输出模拟量,也能实现输出数字化。有利于实现变电站数字化和智能化。技术特点:不存在二次短路;简化二次回路,消除二次接地故障;计量更为精确;保护更加可靠。主要技术参数:电压: 10 - 750kV电流: 10 - 10000A准确度: 0.2S( ECT) 0.2S( EVT)项目特点:传统式互感器的替代产品、智能电网发展之必要条件;自主创新、技术先进且成熟和系列化;除电子式互感器外,还可研制其他各种电量、非电量传感器。2 应用说明电子式互感器可应用于变电站、高压线路开闭所、开关柜、 环网柜等。3 效益分析初步投资规划见下表: 4 合作方式商谈。5 所属行业领域先进制造。
清华大学 2021-04-13
智能电子膝关节
本成果是一种自动适应步速控制的智能膝上假肢,包括:假肢体,可弯曲和伸展双向阻尼调节的电控液压膝关节;步态数据传送系统;控制假肢进行步行速度自动跟随和模式(路况)适应的计算机控制系统。可选配健康腿步态在线检测机构,将健康腿的步态数据作为假肢的跟随目标值通过步态数据传送系统送至假肢中的微处理器中,微处理器通过信号分析,计算出健康腿的瞬时角度和角速度,用于假肢跟随的目标量。
上海理工大学 2021-04-13
电子制作实验室
控制器开发:控制系统平台底层软件开发、硬件电路设计、电路板制作焊接、后期的调试与维护工作;产品验证:可完成控制器的温度、振动、盐雾等可靠性验证;物料保管:为公共实验平台的小型设备及电子元器件提供便捷的保管场地及环境
扬州大学 2021-04-14
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