热光伏能量转换器件的热力学极限与优化性能预测

受不可逆损失的影响,热光伏能量转换器件在高品位热能回收与利用方面受到限制.本文揭示不可逆损失来源,提供热光伏能量转换器件性能提升方案.利用半导体物理和普朗克热辐射理论,确定热光伏能量转换器件在理想条件下的最大效率.进而考虑Auger与Shockley-Reed-Hall非辐射复合和不可逆传热损失对光伏电池的电学、光学和热学特性的影响,预测热光伏器件优化性能.确定功率密度、效率和光子截止能量的优化区间.结果表明:相比于理想热光伏器件,非理想热光伏器件的开路电压、短路电流密度和效率有所降低;优化热光伏电池电压、光子截止能量和热源温度,可提升器件的功率密度和效率.通过对比发现理论与实验结果较一致,所得结果可为实际热光伏能量转换器件的研制提供理论指导.     

脉冲电场测试中的激光供电技术

为解决脉冲电场测试系统中的供电问题，设计了一套激光光纤供电系统，该系统由激光器、多模光纤及光电池构成。重点研究了激光器与光纤的耦合问题，设计了透镜系统对激光器输出光束进行准直和压缩。通过MOCVD法研制了GaAs光电池，并制作了椭球形"光伏眼"来提高光电转换效率。仿真和实验表明:采用透镜耦合时，激光器与光纤的耦合效率可达80%以上，远远高于直接耦合时的16%，改进后的"光伏眼"耦合效率相比直接耦合时提高了54.5%，激光供电系统的转化效率在40%以上。该系统的研制为解决脉冲电场的供电问题提供了一种方案。     

海藻酸钠和壳聚糖静电复合弹性支架的制备和表征

通过静电作用和相分离技术制备海藻酸钠/壳聚糖静电复合弹性支架,研究了冷冻温度和固含量对支架材料孔径的影响及组分比对材料力学性能、亲水性、降解性能和生物相容性的影响.固含量为2%(质量分数)及冷冻温度为-24℃时,支架孔径为110~170μm,并且亲水性良好,平衡溶胀度大于1400%.改变固含量和组分比可调控材料的力学性能;循环力学测试表明,湿态支架具有良好的弹性和一定的耐疲劳性;降解速率可由组分比调控;兔脂肪干细胞(rASCs)在支架上的培养结果表明,羧基和氨基摩尔比为2∶1和1∶1时细胞以聚集体存在;羧基和氨基摩尔比为1∶2时细胞黏附于支架上,实现细胞黏附/聚集体的调控.     

一种高效的光伏监控方案及发电量预测

针对市场上光伏监控系统运行效率不高、发电量预测忽略太阳辐照度以及缺少嵌入预测功能等问题,提出一种以串口服务器为数据采集网关,以面向对象的方法描述设备、以多线程的方式处理数据、以模块化的思想布局,采用自定义数据队列、以嵌入的RBF神经网络模型预测发电量的高效光伏监控方案;以在广西大学内搭建的一个小型的光伏发电站为实验对象,在该方案的基础上实现多总线的光伏远程监控系统,并在该系统中嵌入发电量预测功能;经过长时间地运行系统并预测发电量,结果表明该系统具有运行效率高、可扩展性强、发电量预测精度高等优点。     

氧化锌掺铝绒面薄膜在有机光伏电池中的应用

目前有机光伏电池的吸光活性层电学传输特性和光学吸收特性的不匹配是制约其能量转换效率提升的主要原因之一. 通过陷光结构对入射光进行调控, 提高电池对光的约束和俘获能力从而达到“电学薄”和“光学厚”的等效作用, 是解 决有机光伏电池电学和光学不匹配的有效手段. 本文采用湿法刻蚀技术获得了系列时间梯度的绒面氧化锌掺铝薄膜, 并将其作为有机光伏电池的入射陷光电极, 显著增强了电池的光学吸收. 研究发现, 当使用浓度0.5%的稀HCL腐蚀30 s后的氧化锌掺铝薄膜作为入射电极后, 电池的光电性能和效率显著增强. 基于此绒面电极电池的电流密度比平面结构的电池提高了8.17%, 效率改善了11.29%. 通过对绒面电极表面的修饰处理, 实现了电极与光活性层之间良好的界面接触, 从而减小了对电池的开路电压和填充因子的影响.     

新组合模型在光电功率预测中的应用

为提高光伏预测要求的精准性,文章提出一种新算法将神经网络和ARMA算法改进组合,构成NEW ARMA-BP模型算法.以某30兆瓦的光伏电站采集的输出功率为输入样本,基于ARMA和BP神经网络算法在Matlab环境下依次搭建了相应的预测模型,预估光伏短期输出量.采用"误差正态检验图"判断基于两种不同算法的误差水平,依据两种单模型预测误差,运用所提出的新方法计算权值并获得新的预测值.基于Matlab的仿真结论验证了组合预测在光伏输出预测领域的适用性.     

光对ZnO薄膜电致电阻转变效应的调控研究

利用磁控溅射技术在镀铂硅片上制备ZnO薄膜,X射线衍射测试表明ZnO薄膜为纯相结构,原子力显微镜测试显示ZnO薄膜表面平整均匀,均方根粗糙度为1.87nm.在室温下对Au/ZnO/Pt三明治结构的电输运行为进行了研究,结果表明同时存在电致电阻转变效应和光伏效应,并且光照可调控电致电阻.当光强为360μW·cm-2时,电阻调控幅度达78%,这种光调控的电致电阻转变有助于实现多态存储,提高存储密度.     

聚合物太阳能电池材料的研究进展

有机光伏技术为太阳能的有效利用提供了一条重要途径。有机太阳能电池因制造成本低廉、材料质量轻、加工性能好、易于携带等优势而备受关注。提高有机太阳能电池的光电转换效率是目前乃至未来的研究重点。设计和合成适合的窄带隙的共轭聚合物是提高有机太阳能电池光电转化效率的核心。综述了近年来基于窄带隙的共轭聚合物的太阳能电池材料的设计、制备和器件性能研究进展,探讨了目前存在的亟待解决的关键基础问题和未来发展方向。     

半导体激光无线传能中光伏电池转换效率

为选择合适的激光参量与光伏电池参量，以提高激光无线能量传输(LWPT)系统的能量转换效率，通过实验研究了LWPT系统中能量接收单元，也即光伏电池在半导体激光照射下的输出特性。通过波长为808 nm和915 nm的激光辐照GaAs和Si光伏电池，研究了不同激光功率密度、光伏电池温度、电池类型以及激光入射角度对光伏电池输出特性与能量转换效率的影响。实验中，在波长为808 nm的激光功率密度从0.06 W/cm2上升至0.37 W/cm2的过程中，Si电池的最大输出功率从0.12 W上升至0.32 W，能量转换效率从50.9%下降至21.2%；GaAs电池的最大输出功率从0.40 W上升到1.07 W，能量转换效率从57.9%下降至23.8%。随着激光功率密度的增加，光伏电池的输出功率先增加而后趋于饱和，但是高功率密度激光引起的电池温升会导致其光电转换效率的下降，所以激光功率密度的选择与光伏电池温度的控制是提高LWPT系统能量转换效率的关键因素。