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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
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
城市排水系统有毒有害气体管控集成技术
针对城市排水管网有害气体如硫化氢(H2S)和甲烷(CH4)等风险管控难题,通过机制研究、模型建立、技术研发等形成了城市排水系统有毒有害气体管控集成技术。 一、项目分类 关键核心技术突破 二、成果简介 针对城市排水管网有害气体如硫化氢(H2S)和甲烷(CH4)等风险管控难题,通过机制研究、模型建立、技术研发等形成了城市排水系统有毒有害气体管控集成技术,近五年共发表11篇SCI论文,包括5篇Water Research.和1篇Environment International,并有1篇发表在我国高质量科技期刊 Journal of Environmental Sciences上,另外授权国家发明专利2项和计算机软著1项。简短介绍如下: 1)机制研究。针对排水管网内H2S和CH4产生机制不明的问题,揭示了生物膜在下水道H2S和CH4产生过程中所起关键作用,阐释生物膜内部空间结构动态演化对硫化氢浓度波动的影响机制,指明了下水道有害气体控制方向的“靶心”。 2)模型建立。针对排水管道中H2S和CH4产排规律不明及缺乏准确的预测手段问题,建立首个基于生物膜模型的城市排水管网水质数学模型BISM,首次定量揭示了复杂多变条件下排水系统中有害气体形成释放规律,为精准、高效管理控制排水系统有害气体污染提供了强有力的技术支撑。此外,开发了H2S产排预测软件,牵头制定国内第一个排水管网H2S风险管理技术标准“广东省地方标准《城市排水管网有毒有害气体监测与风险分级管理技术标准》”,并于大湾区各地试行。进一步,应用数学模型和实验证实,揭示厨余垃圾粉碎后排入下水道会带来H2S和CH4浓度剧增的风险,为我国的垃圾分类管理政策制定提供科学依据 3)技术研发。分别从①抑制生物膜内的SRB活动。②限制生物膜中的硫化物跨相迁移。③氧化污水中硫化物和④限制气态H2S在管内聚集,四个维度研发多种适用于排水系统的H2S控制技术和实施策略,提出H2S污染治理的系统化解决方案。 本集成技术属于国际领先技术,相应成果已发表在相关SCI论文上,并且其中5篇发表在环境领域顶级期刊Water Research上,具有很强的先进性和独占性。
中山大学 2022-08-15
稻米糊粉(白糠)高值化利用关键技术及装备集成
稻米糊粉是大米加工过程中的重要副产物,主要包含稻米糊粉层和亚稻米糊粉层,营养价值十分丰富,含有大量的蛋白质、膳食纤维、维生素和矿物质,其营养素含量是精白米的数倍到几十倍不等,是十分优良的食品原料及配料。稳定化加工后价格 0.6-1 万元/吨,开发成产品则利润更高,具有十分可观的经济效益。 但稻米糊粉层中的脂肪酶和过氧化物酶在碾米过程中极易激活,产生脂肪酸败现象,这是限制其商业化应用的主要因素。绝大多数富含糊粉层的米糠未被有效分离,与米糠一起以 0.2 万元/吨左右的低价出售用作饲料,未充分发挥其附加值,是一种巨大的资源浪费。  本项目针对传统稳定化方法处理稻米糊粉层得到产品货架期短、食味品质差、成本高等缺点,通过差异化分级、梯度瞬时灭酶等关键技术的研发,成功解决了稻米糊粉的稳定化问题,并成功挖掘其高值化商业卖点,将其作为功能性配料开发了代餐食品、固体饮料、烘焙以及面制品等系列产品。该项目的研究成果对于提高稻米附加值,促进大米加工企业创利增收,延伸稻米产业链具有重要意义。 
江南大学 2021-04-11
荒漠灌木抗逆种苗培育及荒漠区植被恢复技术推广
Na+是荒漠植物适应干旱环境时最主要的渗透调节剂,适量的Na+既可增加荒漠植物梭梭、白刺、霸王和红砂的生物量又能提高其抗旱性。目前白刺种子的催芽方法费时费力,我们经实验获得了一种能促进白刺种子快速萌发的新方法,获国家发明专利——《促进白刺种子快速萌发的方法》。其创新点在于首次在10 天内使白刺种子的发芽率由不发芽提高到69%;转化途径为用该技术缩短白刺育苗时种子的催芽时间并显著提高发芽率。 技术特点: 该成果的应用不仅可减
兰州大学 2021-04-14
肉兔无抗配合饲料关键技术突破及产业化
项目背景:山东是全国最重要的家兔主产区,兔肉产量 约占全国的 1/4,兔肉出口量占全国 90%以上。肉兔健康养 殖中饲料营养是主要环节,饲料成本占养殖成本的 70%左右。 肉质安全是生产关键因素,目前,我国仍面临生产用药不规 范、疾病防控技术落后、安全高效营养技术相对碎片化、集 成不够等问题。农业农村部相继出台了《国家遏制细菌耐药 行动计划(2016-2020 年)》和《全国遏制动物源细菌耐药行 动计划(2017-2020 年)》,在国内全面实施药物饲料添加剂 退出计划。目前此计划已在全国实施,但行业内至今还未研 发出能真正替代抗生素的高效安全低成本的饲料产品,国内 所有肉兔养殖场都在面临着这一严峻考验。基于此,开展无 抗饲料关键技术研发、组装及产业化势在必行。 所需技术需求简要描述:1.替抗饲料添加剂功效及组方 研发。通过对中药提取物成分和功能分析,及优选能够刺激 动物免疫力的功能微生物等研究,研制系列替代药物饲料添 加剂的肉兔无抗高效饲料添加剂。2.无抗全价颗粒饲料的研 发。根据营养需要量、饲料原料营养价值及研制的肉兔无抗 饲料添加剂,设计科学合理的饲料配方、生产针对不同生理 状况的低成本全价配合饲料产品并产业化应用。通过以上技 术研发,达到调节肉兔体内菌群、提高饲料转化率、预防疾病发生、减少抗生素使用等目的。   对技术提供方的要求:在肉兔无抗饲料领域拥有一定的 研发基础,相关研究成果处于国内顶尖水平。 
青岛胶南康大饲料有限公司 2021-09-01
基于智能锁模算法、时间拉伸技术和实时高速电路建立的实时光谱分析控制平台
近日,上海交通大学电子系义理林教授课题组基于智能锁模算法、时间拉伸技术和实时高速电路建立的实时光谱分析控制平台,实现了锁模激光器输出飞秒脉冲的实时光谱调控,对飞秒激光器的设计具有重要的应用价值。相关成果以“Intelligent control of mode-locked femtosecond pulses by time-stretch-assisted real-time spectral analysis”为题目于2020年1月发表于国际光学顶尖期刊《Light: Science & Applications》(中科院长春光机所与Nature出版集团合办期刊),并入选为封面文章,在“News & Views”栏目被专门评述。博士生蒲国庆为第一作者,义理林教授为通信作者。 图说:期刊封面文章 飞秒尺度(1E-15秒)脉冲对应着原子分子、材料、生物蛋白、化学反应等丰富物质体系的众多超快过程,有着广泛而重要的应用。锁模激光器作为产生飞秒脉冲的重要基础研究工具,在物理、化学、生物、材料、信息科学等领域都有广泛的应用。飞秒锁模激光器自上世纪六十年代发明以来,与其相关的研究分别于1999,2005,2018年获得过诺贝尔奖。 随着超快光学的快速发展,越来越多的前沿应用需要对飞秒脉冲的时域和光谱进行精细控制。由于飞秒脉冲的产生涉及非常复杂的非线性和色散传输效应,达到特定脉冲状态的稳态输出需要对激光器多个参数在高维空间进行优化,传统基于激光器光学设计和优化的方法已被证明难以精确实现。 通过对飞秒脉冲状态进行智能识别,结合智能算法对激光器多参数进行全局优化,有望获得理想的飞秒脉冲输出,但其主要挑战在于飞秒脉冲难以实时精确识别。低速时域采样无法识别飞秒脉冲宽度和形状,光谱仪虽可识别飞秒脉冲积分光谱但无法识别其瞬时光谱,因此传统方法都无法做到实时控制飞秒脉冲精确锁模状态。为了解决这一难题,义理林教授课题组提出在锁模控制环内引入时间拉伸-色散傅里叶变换(TS-DFT)技术,通过时域到光谱的转换,采用低速时域采样即可识别飞秒脉冲对应的瞬时光谱宽度和形状。结合智能控制算法,实现了以1.4nm为精度对飞秒脉冲光谱宽带从10nm到40nm进行可编程控制,光谱形状可编程为高斯型或三角形等。这是本领域首次实现飞秒锁模脉冲光谱宽度和形状高精度实时编程控制,解决了飞秒锁模脉冲锁模状态无法精确调控的难题。 基于实时的光谱控制,该研究还展示了从窄谱锁模态至宽谱锁模态以及从三角形光谱脉冲态至宽谱锁模态的演变过程,发现两者动力学过程具有相似性,提出了目标锁模状态可能决定中间动力学过程的猜想,为人们进一步探索锁模激光器内部机理提供新视角。 图说:基于快速光谱分析的飞秒锁模脉冲智能控制 非线性光学著名专家John Dudley教授(欧洲物理学会主席,IEEE/OSA Fellow)在《Light: Science & Applications》的“News & Views”栏目撰文介绍此项工作,认为本工作极具创新性,开拓了研究锁模动力学新的可能性,很可能应用于多种锁模光纤激光器中。 义理林教授课题组过去六年来一直致力于解决飞秒锁模激光器的智能控制问题,2019年发表在光学领域顶级期刊《Optica》的“智能锁模激光器”成果入选美国光学学会旗下新闻杂志《Optics & Photonics News》2019年光学年度进展“Optics in 2019”。该方向工作部分得到国家自然科学基金(61575122)的支持。《Light: Science & Applications》论文全文https://www.nature.com/articles/s41377-020-0251-x《Light: Science & Applications》“New & Views”评述论文https://www.nature.com/articles/s41377-020-0270-7
上海交通大学 2021-04-10
一种墙体转角处锁石加固结构
本实用新型公开了一种墙体转角处锁石加固结构,包括墙体和条石基础,所述条石基础的上方砌设有墙体,两面墙体砌合成夹角为90度的三维空间,在两面墙体的夹角处设有一块沿高度方向垂直放置的转角石,且该转角石抵设在条石基础的上方;所述转角石的上方设有沿水平方向放置的锁石,该锁石共设有两块,且两块锁石交叉叠置于转角石的上方,构成三角支撑结构。与现有技术相比,本实用新型的有益效果体现在加固结构简单易行;加固结构具有美观效果,能可靠的保护墙体转角不受破坏;能有效保护砌体结构墙体转角部位的稳定,同时可增加结构竖向的承载
安徽建筑大学 2021-01-12
关于电驱动表面等离激元集成回路的研究
利用了碳纳米管在电驱动下优异的光学性能和极小的直径,将碳纳米管电子学器件与表面等离激元条形波导集成在一起,实现了集成表面等离激元电驱动源、表面等离激元条形波导和表面等离激元近场探测器的表面等离激元互联器。
北京大学 2021-04-11
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