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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
基于智能环境感知的车辆安全辅助驾驶系统
该项目主要应用于车辆安全辅助驾驶领域,可以在车辆有危险趋势时及时向驾驶员提供警告信息,减少或避免可能发生的交通事故,也可以应用于车辆的辅助驾驶和智能自动导航领域。该项目利用灰度图像中道路边缘处存在的灰度特征、梯度特征作为识别道路的特征,运用群智能算法实现对道路边界的快速识别,最终得到车辆行驶道路信息。根据道路识别结果,利用前方车辆在图像中底部边缘存在灰度特征、方差特征和梯度特征,运用鱼群算法实现对前方多车的快速识别。项目采用转向动力学连续模型,车辆前轮转角和道路曲率作为系统输入,根据系统的采样频率将连续模型离散化,运用Kalman滤波理论设计状态观察器,实时观测前方车辆侧向速度和横摆角速度,从而获得车辆运动轨迹,为安全辅助驾驶系统提供准确信息。     该项目对车辆安全辅助驾驶系统提供信息的频率在5Hz之内。在复杂情况下通过使用本项目研究的系统进行车道识别,其准确率大于95%。该项技术于2009年初成功应用于新疆冰雪灾害防护系统的养护车辆智能辅助驾驶系统中,该系统由北京中交国通智能交通系统技术有限公司负责建设,采用该技术大大提高了复杂冰雪环境下道路识别和前方车辆识别的可靠性和实时性,同时增强了在不同光照等复杂环境下的适应性。该技术应用后,有利于避免和减少道路交通事故发生的可能性,保障车辆行驶安全,取得了良好的社会效益。
燕山大学 2021-05-04
高寒风沙环境轮轨磨损模拟实验装置
成果描述:本发明公开了一种高寒风沙环境轮轨磨损模拟实验装置,由轮轨滚动磨损试验台架及其辅助系统构成。低温腔风沙环境腔(4)通过送沙管(16)与风沙模拟控制机组相通;所述低温腔风沙环境腔(4)是由铜合金制成的双层腔体,具有上、下两部分,即上腔体(401)和下腔体(402);冷媒联接管(501)连接在上腔体(401)和下腔体(402);上冷媒管(5)将低温腔体机组制得的制冷剂输入到上腔体(401),下冷媒管(6)将下腔体(402)的冷媒输送回低温腔体机组。本发明装置能模拟高寒风沙环境,从而能准确、可靠的分析出温度、风沙条件、施加的载荷、试件的转速、滑差、冲角、摩擦扭矩、实验时间、实验后的形态等因素间的相互作用关系,并为研究轮轨磨损机制和减轻磨损的措施提供可靠的实验数据。市场前景分析:轨道交通移动设备技术领域。与同类成果相比的优势分析:技术先进,性价比较高。
西南交通大学 2021-04-10
全水深海洋动力环境实时监测潜标
项目成果/简介: 潜标可实现全海深海洋环境的定点、长期、连续、多层次、多要素同步观测,并具有隐蔽性好、不易被破坏等优点,是开展海洋环境长期连续观测最有效的手段。 自主研发系列海洋动力环境监测潜标:2008年以来,团队突破了深海潜标系列关键技术,自主研发了“海洋动力环境多尺度同步观测潜标”、“定时卫星通讯潜标”等系列高可靠性深海潜标,实现了海洋动力环境长期连续准实时观测。相关研发成果已获4项国际发明专利及8项国家发明专利授权。基于研发的潜标,在南海、西太平洋、东印度洋累计布放潜标400余套次,总结出一套安全高效的规范化、标准化的潜标布放回收作业流程,作业成功率达到100%,解决了我国海洋环境长期连续观测技术瓶颈,大幅提升了我国海洋环境长期连续观测水平。 构建了国际上规模最大的区域海洋潜标观测网—南海潜标观测网:自2009年以来,在南海开展潜标布放回收航次22次,累计布放各类潜标350套次,目前同时在位观测潜标42套,观测海域横跨吕宋海峡、南海深海盆、南海东北部与西北部陆坡陆架区,最长工作时间已接10年,是世界上规模最大的区域潜标观测网。南海潜标观测网于2017年完成潜标观测站位在南海深海盆的全面覆盖,实现了南海复杂环境的长期连续观测。上述成果入选2017年度“海洋与湖沼十大科技进展”。 构建了横跨西太平洋热带-副热带的全水深潜标观测阵:2015年以来,在西太平洋热带、副热带海域布放海洋动力环境监测潜标60余套次,构建了横跨热带、副热带(0-22°N)的西太平洋潜标观测阵,实现了西太平洋低纬度流系时空特征、中尺度/亚中尺度过程及混合的长期连续观测,有力支撑了西太平洋海洋动力环境研究工作的开展。 成功布放回收国际上首套万米综合观测潜标:基于自主研发的海洋动力环境监测潜标,2016年1月在马里亚纳海沟挑战者深渊成功布放国际上首套万米多学科综合观测潜标,并于2016年9月成功回收。目前以在马里亚纳海沟深渊海域构建了由6套潜标构成的海沟观测阵,实现了深远海域海洋动力环境的长期连续监测,体现了我国深远海长期连续调查的技术水平。项目阶段:工业化生产阶段效益分析: 该系统主要用于海洋动力环境的长期连续监测,是海洋环境监测最基本的设备和手段,可为海洋动力过程科学研究、海洋数值预报模式同化验证、海洋环境安全保障、海洋生态环境监测等提供数据和平台支撑,具有重要的科学、社会和军事意义。随着当前海洋科学研究、海洋资源开发、海上经济贸易、海上军事活动等方面的迅速发展,对海洋动力环境的观测和认知的需求日益迫切,海洋动力环境监测潜标的需求量迅速增加,具有突出的经济效益前景。知识产权类型:发明专利 、 软件著作权知识产权编号:US 9,372,082 B1 US 9,423,251 B2 US 9,593,947 B2 US 9,557,171 B2 201410252441.0 201410252601.1 201410821320.3 201510243938.0 201510244120.0 201510244469.4 201510244144.6 201410820855.9技术成熟度:通过中试技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:无
中国海洋大学 2021-04-11
纺织特色城镇水环境综合整治技术研究
本成果通过对我国纺织特色城镇产业结构和产品结构调整、清洁生产、资源回收、提高污水收集处理率和河道综合整治等方法对城镇水环境进行综合整治,在保持经济持续发展的同时逐步实现水环境质量的改善。 该综合治理技术已在江南一些纺织城镇实施,水环境质量明显改善,社会经济效益良好。
东华大学 2021-02-01
高速网络环境下流量监控与带宽管理系统
随着P2P(Peer-to-Peer,即对等连接)技术的迅速推广和普及,基于P2P技术的文件共享、音视频直播/点播、网络游戏、协同处理和深度搜索等各类应用大量涌现,而其中的安全问题尤为突出,给网络运营商、网络监管部门带来了新的安全问题和管理挑战。 目前,已经存在一些使用P2P特征码的方式对P2P应用进行识别和控制,当前对P2P应用进行识别的方式不少采用X86平台+Linux操作系统,使用纯软件的方式进行识别和控制,但是由于X86平台自身的性能瓶颈,使得在千兆网络环境中很容易形成性能瓶颈,不仅影响网络通信质量,也使得对P2P应用进行识别时达不到应有的效果。网阀项目组通过对目前架构中出现的问题的研究,找到当前X86平台中的缺陷,并针对该缺陷,提出了使用FPGA卡,在硬件级对P2P协议进行识别和控制。这种软硬件相结合的方式,解决了传统的X86平台中的瓶颈问题,使得系统的整体性能得到了很大的提高。 针对目前市场上的需求,我们在对P2P应用进行识别和监控的系统中增加了带宽管理、流量清洗以及日志统计等功能,实现了对网络进行有效管理的功能。另外,通过对多核技术的研究和应用,对操作系统及网络协议栈的优化,使系统更能够满足在高速网络中的性能需求。 1. 支持对多种P2P应用及其传统网络应用的分析、识别 2. 基于P2P应用的网络带宽管理 3. P2P流量统计与分析 4. 远程管理和维护 5. 面向对象的管理机制 6. 多级权限管理功能 7. 账户锁定保护功能 8. 独立、强大的日志功能 9. 快速的P2P协议/应用分析响应机制 10. 智能升级功能 11. 支持两种工作模式 12. 支持ByPass功能 13. 串口控制台功能模块 14. 支持配置参数的导处和导入功能 15. 支持状态监控功能 16. 利用FPGA实现高速协议特征识别; 17. 在高速网络应用识别和控制的系统中增加了带宽优化技术; 18. 使用流量清洗,能够对网络中的异常流量进行清洗过滤; 19. 实现高速网络环境下的各种应用协议的流量统计、排序; 20. 实现基于主机的流量统计、分析,并实现TOP-n排序等功能; 21. 对Linux内核的网络协议栈进行优化; 22. 采用多核技术实现高速网络数据处理。 “P2P应用监控关键技术研究及系统研发”获得2008年度四川省科技进步奖二等奖。 该系统的前一代产品(基于纯软件实现)在取得公安部销售许可证的情况下,已经在学校、政府以及一些高信息化的事业单位进行应用。而软硬件结合的网络监控与带宽管理系统也将一步步替换前一代的纯软件平台,并将进一步的部署在党政、电信、教育、企业等行业。该系统投产条件要求不高,可以根据市场情况调整生产能力。需要的生产能力是装配工业控制计算机及软件(初期可以采用硬件装配外包的形式)。
四川大学 2021-04-11
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