基于热电制冷效应的光伏热水系统效能分析

基于热电制冷效应的光伏热水系统,主要由太阳能光伏电池板、太阳能数字控制器、温度监控及开关转换控制器、热电制冷模块组成。文中通过采用国产应用较为成熟的三元碲化铋-碲化锑固溶体合金作为材料,来设计热电制冷模块并计算出系统的制冷系数和供热系数,得出系统供热功率是传统电加热功率的1.98倍,与传统热泵一样,系统供热系数可达3.03,都具有较高的性价比。最后通过CFD软件进行简单模拟校核,结果表明:添加热电制冷模块后,温度明显下降,光电转化效率提高8%左右,运行更加稳定,为热电制冷技术在太阳能热水系统后续研究提供必要的理论依据。     

基于遗传算法的光伏–热电耦合系统多目标优化研究

多因素共同作用下的系统优化设计是光伏–热电耦合系统研究的难点之一。本文建立了光伏–热电耦合系统与单一光伏系统的理论模型,以最高耦合效率与相对于单一光伏系统的最大效率差值为优化目标,采用多目标遗传算法,开展了耦合系统优化设计研究。结果表明,最高耦合效率与最大效率差值两个优化目标是负相关的,且其负相关性是由光伏参考效率所导致,需综合考虑系统经济性,确定最高耦合效率和最大效率差值的折中方案,从而获得耦合系统最佳设计。     

PbS量子点在荧光集光太阳能光伏器件上的应用

荧光集光太阳能光伏器件在平面光波导效应的作用下实现等效聚光,可以减少太阳能电池的用量,有效降低光伏发电的成本。将胶体化学法制备的吸收和发射在近红外波段的单分散球状PbS量子点荧光材料封装于两片光伏超白玻璃间的正己烷溶液中,构成溶液夹层封装的平面光波导,并和效率为17%的单晶硅太阳能电池耦合,制作出了吸收在700～1000nm,效率约为1.31%的近红外荧光集光太阳能光伏器件。     

高阶耦合光伏空间孤子

采用数值模拟方法研究光折变晶体中的高阶耦合光伏空间孤子.该孤子可用包含两种频率的四束平行光入射到折射率改变为正的光折变晶体中形成.数值研究还发现，当入射光束为双曲正割光束时，在一定条件下可以模拟高阶耦合光伏空间孤子，而且，这种高阶耦合光伏空间孤子显示出光控光的特性.入射光束显著偏离左右对称会影响高阶耦合光伏空间孤子的实现. 关键词： 耦合光伏空间孤子 光控光     

基于纳米孔阵列增透膜的光伏器件特性分析及实验研究

利用严格耦合波理论分析了纳米孔阵列薄膜的光学特性,提出将纳米孔阵列薄膜作为光伏器件 增透膜来提高器件的光吸收和转换效率.理论分析表明:纳米孔阵列薄膜比单层增透膜有更好的增透效果, 能够更好地提高光伏器件的转换效率,在400 nm-600 nm波段尤为显著.纳米孔阵列薄膜的最优结构参数: 周期为500 nm,填充率为0.2,厚度为110 nm.采用微纳加工技术,在Φ 200 μm Si 探测器的增透膜上制作了不同周期的纳米孔阵列,并搭建了相应的测试系统.实验结果表明: 周期为500 nm时器件的性能提高最为明显,短路电流在400 nm-1100 nm波段提高约为6%, 在400 nm-600 nm波段提高约为15%;开路电压提高约为2%.纳米孔阵列薄膜能够很好地提高光伏器件 的转换效率.     

光伏应用系统远程监测平台设计

随着太阳能发电技术的不断发展,光伏应用系统越多的被工业单位和个人使用。通过对光伏应用系统的分布形式进行归类,阐述了光伏应用系统远程监测平台的设计方案。在研究分析无线自组网技术和无线数据传输技术的基础上针对光伏应用系统的分布特点,将嵌入式技术,ZigBee技术,GPRS-DTU技术以及互联网Web监测技术之相结合,设计了一种光伏应用系统远程监测平台。该平台能够有效完成数据采集、组网、远程监测等预期要求,最后通过实验验证了该平台的可行性。     

有机EL器件MEH-PPV/Alq3的光伏特性

制备了ITO/MEH-PPV/Alq3/LiF/Al光伏(PV)器件. MEH-PPV和Alq3分别为电子受体和给体. 光谱响应曲线主要和Alq3的吸收光谱相匹配. 在功率为0.5 mW·cm2的紫外氙灯照射下电池的短路电流为2.4 μA·cm-2, 开路电压为2.6 V, Fill因子为0.71, 电池的能量转换效率达到0.9%. 在直流电的驱动下, 器件具有电致发光的特性并且发出明亮的桔红色光, 在15 V的直流电压驱动下, 最大亮度达到了1 000 cd·cm-2.     

铁电半导体耦合光伏器件的历史与最新进展

本文介绍了新型铁电-半导体耦合光伏器件的发展历史和现状, 阐述了所观察到的非经典行为, 即开路电压在直流偏置电场控制下的迟滞的现象. 将之与含有光诱导偶极子场的有机光伏器件和量子点电池、压电光电子器件、铁电光伏器件、钙钛矿电池等进行比较, 发现偶极子极化电场在多种光伏器件中均存在, 甚至可能起到主导作用. 因此, 提出了偶极子场半导体器件的概念, 期望从更广义的范围涵盖结场型器件和非结场型偶极子器件, 为促进光伏发电领域更多的创新提供思路.     

薄膜生长速率对有机光伏器件性能的影响

采用真空热蒸发镀膜的方法制备了酞菁铜(CuPc)和富勒烯(C60)构成的平面异质结结构光伏器件,并初步研究了CuPc薄膜生长速率对器件光伏性能的影响,我们发现以较大薄膜生长速率制备的器件表现出较大的短路电流和能量转换效率。X射线衍射和原子力显微镜观察的结果表明生长速率较大的CuPc薄膜结晶相含量较少,薄膜结构较均匀、致密、平整,这可能使得CuPc薄膜激子扩散和载流子迁移特性得到提高,也可能改善其与C60受主薄膜和ITO阳极的接触,并有利于载流子的分离和收集,从而表现出较好的光伏特性。     

太阳能光伏/光热化学利用系统

本文研究了一种基于光谱分频的太阳能光伏/光热化学耦合利用系统.在该系统中,全光谱的太阳能按照波长不同被区分利用.适合光伏电池利用的太阳能被分配给光伏电池进行光伏转换,其它波段的太阳能则转化为热能驱动甲醇裂解反应产生合成气.实验结果表明在太阳辐照强度为712.8 W/m2,甲醇流量为2.7 kg/h时,系统效率达到31....     

槽式集热器效率分析和互补电站镜场设计

为实现给水加热型互补发电系统中太阳岛与动力岛更好耦合,本文建立了槽式集热器炯效率的热力学模型,分析了200 kW典型集热器效率随运行参数的变化规律:平均辐照600 W/m~2时最大效率为33%左右,最佳温度范围为250～350℃,并进行了实验验证,最后分析了互补发电系统集热场效率在设计辐照和偏离设计辐照时的特性规律,初步给出了热互补电站设计的原则。本研究结果为太阳能与火电互补发电技术的集热场设计提供了一个基本依据,具有较好的工程实用价值。     

Hybrid device for acoustic noise reduction and energy harvesting based on a silicon micro-perforated panel structure

A kind of hybrid device for acoustic noise reduction and vibration energy harvesting based on the silicon micro- perforated panel （MPP） resonant structure is investigated in the article. The critical parts of the device include MPP and energy harvesting membranes. They are all fabricated by means of silicon micro-electro-mechanical systems （MEMS） tech- nology. The silicon MPP has dense and accurate micro-holes. This noise reduction structure has the advantages of wide band and higher absorption coefficients. The vibration energy harvesting part is formed by square piezoelectric membranes arranged in rows. ZnO material is used as it has a good compatibility with the fabrication process. The MPP, piezo- electric membranes, and metal bracket are assembled into a hybrid device with multifunctions. The device exhibits good performances of acoustic noise absorption and acoustic-electric conversion. Its maximum open circuit voltage achieves 69.41 mV.     

混合储能系统在弱光充电系统中的仿真研究

光伏阵列的输出特性受光照强度影响很大,在弱光下光伏电池的最大功率点跟踪控制算法无法达到蓄电池的充电要求。为了最大限度利用光伏阵歹tl的输出功率,采用超级电容减小光照变化对蓄电池充电的影响。针对独立光伏发电系统的特点,设计了一种有源式混合储能方案,在保证光伏电池获得最大功率跟踪的同时,也能满足蓄电池的充电要求,建立的Simulink／MATLAB仿真模型验证了该设计方案的有效性。     

红外反射／衍射离轴混合光学系统设计

在分析了红外光学系统的设计要求的基础上，研究采用衍射光学元件，实现红外反射／衍射离轴混合光学系统的设计方法，具体设计结果表明，这样的光学系统结构简单，具有优良的综合光学性能。     

可见光折/衍射混合光学系统消热差设计

由于一些可见光折衍射混合光学系统结构复杂,光学材料种类繁多且光热性能差异大,不能像红外系统那样通过解消色差、消热差方程组得到初始结构。通过分析衍射光学元件的温度特性,采取使用衍射光学元件先消色差再消热差的方法,完成了可见光波段遥感物镜的消热差设计。系统在20℃～100℃范围内成像质量均保持良好,调制传递函数下降范围在6％之内。设计结果表明利用衍射光学元件的混合光学设计使系统结构简单化,并在要求的温度范围内性能稳定。     

折/衍混合增强现实头盔显示器光学系统设计

利用衍射光学元件独有的负色散性质和可实现光波面任意相位调制的特点 ,在光学系统中引入衍射面 ,设计了出瞳距离为 2 6mm ,出瞳直径为 12mm ,视场角为 2 0°(H)× 15 .4°(V)的用于增强现实的折 /衍混合穿透式双通道头盔显示器的光学系统。设计的系统内、外两个光通道的光能量利用率分别达到 1/4和 1/2。系统分辨力适合采用分辨率为 80 0× 6 0 0、像元尺寸为 33μm的图像源。设计结果 ,系统镜头直径小于 4 6mm ,满足用于双目显示的要求。设计结果表明 ,该系统不仅在结构上满足使用者因素的要求 ,而且成像质量接近衍射极限 ,具有很高的分辨率 ,色差和畸变非常小。设计结果完全满足用于增强现实的要求。     

Hybrid polymer/inorganic nanoparticle blended ternary solar cells

Hybrid polymer/inorganic nanoparticle blended ternary solar cells are reported. These solar cells have an active layer consisting of PbS colloidal quantum dots (CQDs), poly (3‐hexylthiophene) (P3HT), and [6,6]‐phenyl‐C61‐butyric acid methyl ester (PCBM). Power conversion efficiency (PCE) was improved by incorporating PbS CQDs in the active layer of P3HT:PCBM‐based organic solar cells. As the concentration of PbS CQDs in the hybrid solar cells was increased, PCE was also increased. This improvement resulted from improved charge transfer and also extended light absorption into the near‐infrared. The PCE of the hybrid solar cells was 47% higher than that for reference organic solar cells on average under air mass 1.5 global illumination. (© 2013 WILEY‐VCH Verlag GmbH & Co. KGaA, Weinheim)     

General Higher-Order Breather and Hybrid Solutions of the Fokas System

Fokas system is the simplest (2+1)-dimensional extension of the nonlinear Schr?dinger (NLS) equation (Eq.(2), Inverse Problems 10 (1994) L19-L22).By appropriately limiting on soliton solutions generated by the Hirota bilinear method, the explicit forms of $n$-th breathers and semi-rational solutions for the Fokas system are derived. The obtained first-order breather exhibits arange of interesting dynamics. For high-order breather, it has more rich dynamical behaviors.The first-order and the second-order breather solutions are given graphically. Using the long wave limit in soliton solutions, rational solutions are obtained, which are used to analyze the mechanism of the rogue wave and lump respectively.By taking a long waves limit of a part of exponential functions in $f$ and $g$ appeared in the bilinear form of the Fokas system, many interesting hybrid solutions are constructed. The hybrid solutions illustrate various superposed wave structures involving rogue waves, lumps, solitons, and periodic line waves. Their rather complicated dynamics are revealed.     

折/衍混合微光夜视头盔显示器光学系统设计

设计了穿透式双通道单目微光夜视头盔的光学系统。其中微光物镜视场角为± 14°,f数为 1.4 ,含有一个衍射面。设计结果可兼容输入面尺寸为18mm ,面型为平面的二代和三代微光像增强器 ;最大畸变小于 0 .5 % ,可用于夜间精确瞄准与测量。考虑黑暗环境使用的安全问题 ,显示系统采用穿透式双通道单目光学系统 ,实现内部图像和外部真实世界的同时观察。显示系统的特性参量为 :出瞳尺寸为 15mm (H)× 10mm (V)、视场为[± 14°(H) ]× [± 10° (V) ]、出瞳距离为 2 5mm。采用全息组合器大大提高能量利用率。设计结果系统角分辨力为0 .6mrad ,最大畸变为 3%。显示系统结构紧凑 ,可与输出面尺寸为18mm的图像源相连。