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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
基于大数据的机电设备寿命预测和维修决策系统
项目建设了面向机电设备的寿命预测和维修大数据决策系统,可为城市轨道交通建设运维过程机电设备维护检修提供了一种新的解决方案。 基于自主技术构建了基于云+管+端的机电设备大数据采集传输存储分析平台。“端”是自主研发的支持边缘计算的安全可信终端;“管”是基于MQTT的扩展增强安全传输通道;“云”是基于HADOOP技术的工业大数据云平台。平台对机电设备生产经营相关业务数据、设备过程数据和设备外部数据的采集、清洗、集成、建模及应用过程提供全方位支撑,利用机器学习技术对设备剩余寿命可靠度模型和全生命周期成本模型进行了训练和优化,并形成指导性维修方案。 项目采用了自主知识产权的嵌入式安全数据终端和融合安全的传输协议,为保护用户隐私,增强系统可信提供了技术保障。 项目采用了智能边缘计算终端技术,可以根据用户的不同机电设备下载不同的检修预测模型进行预测分析,能够支持灵活的组网方式,适应于各种应用场景,节省用户投资。
太原科技大学 2021-05-04
基于Bayes信息更新的涡轮盘概率故障物理寿命预测方法
该发明充分考虑了航空发动机轮盘全寿命周期中的现有知识和信息,减少不必要的试验次数和成本,避免了航空发动机轮盘的“小样本”而导致故障信息少的问题; 揭示了航空发动机轮盘全寿命周期内不确定性的分散性和随机性对其寿命和可靠性的影响规律,获得了综合考虑故障物理建模中的不同目标或不同程度的不确定因素 影响的预测寿命分布以及不确定性范围,提高了试验结果的精度,因此能显著地提高航空发动机轮盘的寿命可靠性。
电子科技大学 2021-04-10
基于Bayes信息更新的涡轮盘概率故障物理寿命预测方法
该发明充分考虑了航空发动机轮盘全寿命周期中的现有知识和信息,减少不必要的试验次数和成本,避免了航空发动机轮盘的“小样本”而导致故障信息少的问题; 揭示了航空发动机轮盘全寿命周期内不确定性的分散性和随机性对其寿命和可靠性的影响规律,获得了综合考虑故障物理建模中的不同目标或不同程度的不确定因素影响的预测寿命分布以及不确定性范围,提高了试验结果的精度,因此能显著地提高航空发动机轮盘的寿命可靠性。
电子科技大学 2021-04-10
滨海软土微观结构、固结特性和沉降预测研究及应用
将微结构研究方法,引入到对滨海新区软土的固结沉降特性研究之中,从而将软土的宏观固结沉降现象与其初始微结构参数及微结构再造过程研究结合起来,在土微结构和土压缩性指标之间架起一座桥梁。根据建立的软土固结沉降微结构预测模型,可以由微结构参数、应力水平,得到软土的固结参数和压缩性指标。或者根据固结压缩性指标,得到微结构参数的变化。 天津二建建筑工程有限公司、天津永盛岩土技术有限公司、天津建工总承包有限公司等三家公司,从2012年开始采用本项目研究得到的适用于滨海软土固结的微结构参数预测模型,以及基于此模型的软土地基沉降预测技术进行了相应的沉降预测。通过在实际工程中的应用,证明了本技术的先进性。
天津城建大学 2021-04-11
一种新型旋转机械故障预测与诊断技术
用编码器信号触发数据采集设备采集振动信号,依次分时对复杂传动链的每个轴都进行了2"整数倍采样,从而各个轴数据频谱分析可以得到相应轴的尖锐故障峰,忽略模糊峰值信号,所有轴尖锐频谱峰合成系统故障预测与诊断去混叠频谱,可以实现复杂传动链的精确故障预测与诊断。本发明中的频谱分析,包括但不限于FFT快速FT、阶比谱、倒频谱等常用频谱分析方法。
电子科技大学 2021-04-10
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