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通过微调褶皱硫化镉单层界面间的物理特性，以实现超高压电性、激子太阳能电池效率及热电性能
摘要： 异质结构界面在不同应用中常被研究。有趣的是，同种材料单层以非常规方式堆叠可产生新奇特性。例如研究发现，特定顺序堆叠的CdS单层在将纳米机械能、太阳能和废热转化为电能方面展现出前所未有的潜力，本研究采用基于密度泛函理论的方法对此进行了系统探究。此外，兼具稳定性和强大多能转换能力的超薄结构十分稀缺。弯曲结构中对称性破缺诱导产生的超高面外压电性（|d33|~56 pm/V）超越了先前报道的纤锌矿型GaN、AlN及Mo/W基双硫族化合物Janus多层结构。压电系数主要取决于两层间的相对堆叠方式。 CdS双层是带边跨越水氧化还原电位的直接带隙半导体，因而具有光催化应用的热力学优势。应变工程使其在覆盖于磷化硼单层的CdS双层中从I型转变为II型半导体，理论计算显示该二维激子太阳能电池在填充因子0.8时的功率转换效率（PCE）超过27%，远高于ZnO/CdS/CuInGaSe太阳能电池（20%效率）。通过结合形变势理论的恒定弛豫时间近似下电子/声子半经典玻尔兹曼输运方程研究发现：由于重元素Cd的存在、强非谐性（长波声子高格林艾森参数、声子寿命<5皮秒）、低声子群速度（4 km/s）及低德拜温度（260 K），室温热导率极低（~0.78 Wm-1K-1），低于哑铃硅烯（2.86）、SnS2（6.41）、SnSe2（3.82）和SnP3（4.97 Wm-1K-1）。CdS双层在p型和n型掺杂下分别呈现~0.8和~0.7的室温热电优值（ZT），其超高载流子迁移率（μe~2270 cm2V-1s-1）高于单层MoS2并与InSe相当。第一性原理分子动力学模拟、声子色散及Born-Huang稳定性准则验证的全方位稳定性，连同这些优异特性，凸显了CdS双层在下一代纳米电子器件和能量收集领域应用的卓越潜力。
关键词： 功率转换效率、激子太阳能电池、压电性、光催化、太阳能、半导体、热电性、载流子迁移率
更新于2025-09-23 15:21:01
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一种集成有机朗肯循环的混合聚光光伏热系统制氢设计与分析
摘要： 太阳能因其辐射资源在部分地区极为丰富，成为最具前景的能源之一。传统光伏电池的主要限制在于需要大面积才能产生可观电力。替代方案——聚光光伏（CPV）?？樗洳焕煤焱夤馄?，但由此发展出聚光光伏热电联产（CPVT）?？?。本文分析了耦合有机朗肯循环（ORC）的CPVT系统设计：CPVT集热器作为ORC换热器产生附加电能，混合系统所发电能通过电解制氢储存。研究建立了集成CPVT-ORC发电系统的制氢性能解析模型，评估了多设计参数对产氢速率的影响。在160倍太阳聚光下，CPVT与ORC联合发电功率达1152瓦；全部电能供给电解槽时，可制备并储存0.1587千克纯度99.99%的氢气供燃料电池使用。电解槽最高效率57%，平均能耗725.5千瓦时/千克。结果表明：ORC耦合使系统发电能力提升，日间产氢量增幅达30%。
关键词： 聚光光伏热（CPVT）、电解槽、太阳能、氢能、有机朗肯循环（ORC）
更新于2025-09-23 15:21:01
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[IEEE 2019年第七届国际可再生能源与可持续能源会议（IRSEC）- 摩洛哥阿加迪尔（2019.11.27-2019.11.30）] 2019年第七届国际可再生能源与可持续能源会议（IRSEC）- 独立光伏系统中能源短缺与盈余的优化
摘要： 可再生能源对不同领域的研究人员而言都极具吸引力。然而，这类能源的间歇性特征及储能系统的存储难题仍制约着该行业的发展。因此，本研究首先旨在明确并分析有助于设计适用于独立供电系统的最优储能方案的各项参数。对摩洛哥特定系统进行整体能源自治系统建模至关重要，我们重点分析了该系统的能源短缺与盈余特性。研究聚焦于位于埃拉希迪亚农村地区的虚拟独立系统，随后完成系统设计、电池容量配置，并计算了一年内的能源短缺与盈余量。本文目标在于实现能源短缺与盈余的优化调控，避免出现容量配置过度或不足的情况。
关键词： 存储、优化、短缺、太阳能、光伏系统、盈余
更新于2025-09-23 15:21:01
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减少卤化铅钙钛矿太阳能电池材料中的缺陷态
摘要： 为了达到基于铅的金属卤化物钙钛矿太阳能电池的理论效率极限，必须提升电压，因为其受非辐射复合影响较大。钙钛矿材料中存在本征缺陷，这些缺陷可作为肖克利-里德-霍尔复合中心。多项实验与计算研究已对带隙内的此类缺陷态进行了表征。我们通过区分不同降缺陷机制，系统概述了组分工程策略。掺杂效应可分为对以下两方面的影响：(1) 结晶过程；(2) 晶格特性。掺杂离子的引入通过以下途径影响晶格特性：(a) 晶格应变弛豫；(b) 化学键增强；(c) 带隙调控。研究表明未掺杂钙钛矿的本征晶格应变会诱发空位形成，而Cl、F和Cd等较小离子的掺入会提高空位形成能。Zn掺杂被报道既能引发应变弛豫，又可增强化学键作用。结合采用密度泛函理论(DFT)计算定量定性分析不同掺杂剂降缺陷倾向的计算研究与实验研究，对于深入理解（如碘空位动力学与碘间隙原子光化学等机理）并最终建立更合理的最优光伏材料筛选方法至关重要。
关键词： 半导体、太阳能、光伏技术、掺杂、薄膜材料、电压损耗、稳定化、优化、电荷产生、光捕获
更新于2025-09-23 15:21:01
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太阳能驱动的界面蒸发
摘要： 作为一种普遍存在的太阳能热转换过程，太阳能驱动蒸发因其高效的太阳能转换率和变革性的工业潜力而备受研究关注。近年来，通过将太阳能热转换定位于气/液界面的太阳能驱动界面蒸发技术，作为传统基于体相加热蒸发的有前景替代方案被提出，该技术有望减少热损失并提高能量转换效率。本综述探讨了实现高性能蒸发的关键组件（包括太阳能吸收体、蒸发结构、隔热体和热集中器）的发展，并阐述这些组件如何提升太阳能驱动界面蒸发系统的性能。我们描述了将这种高效太阳能驱动界面蒸发过程应用于能量转换领域的可能性，同时讨论了该技术在基础研究和实际应用中面临的机遇与挑战。
关键词： 能量转换、热绝缘体、热集中器、太阳能吸收器、蒸发结构、界面蒸发、太阳能驱动蒸发、太阳能-热能转换
更新于2025-09-23 15:21:01
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用于太阳能水分解的串联光电化学电池
摘要： 无需外加偏压的光电化学（PEC）水分解是应对日益严峻的能源?；那痹诮饩龇桨?，因为该方法能直接将太阳能转化为化学能。串联电池因各组件紧密集成形成高效整体，成为实现无辅助全水分解的常用构型。串联PEC水分解装置基于不同光电极吸光材料，主要存在两种模型：光阳极/光阴极（PEC/PEC）和光电极/光伏（PEC/PV）串联电池。本综述将聚焦PEC/PEC与PEC/PV电池的概念、构型及最新研究进展。提升太阳光-氢（STH）效率的关键在于优化光吸收与能带匹配。未来要实现串联PEC电池的实际应用，需提升单一半导体材料性能、开发新材料并优化器件构型。
关键词： 太阳能，光电化学电池，串联电池
更新于2025-09-23 15:21:01
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直流电场和磁场对硅太阳能电池/组件的影响
摘要： 本研究评估了直流电场和磁场对硅光伏（PV）电池/?？槭涑龉β?、开路电压及光电流密度的影响。首先通过理论推导与相关基础概念的探讨，评估了直流电场和磁场的理论影响；随后通过两组不同实验获得的实测数据验证了理论结果。理论和实践均表明：根据施加于硅光伏电池/?？榈闹绷鞯绯》较颍浠岬贾碌绯??？槭涑龉β屎涂返缪股呋蚪档汀敝绷鞯绯》较蛴氲绯亟崆绯》较蛞恢率?，硅光伏电池/模块的输出功率和开路电压增加，反之则下降。关于磁场，研究证实：根据施加于硅光伏电池/?？榈闹绷鞔懦》较蚧岵煌вΑ敝绷鞔懦》较蜓氐绯亟崆绯》较蚴保怨韫夥绯??？榈氖涑龉β屎涂返缪刮抻跋?；但当直流磁场指向其他方向时，输出功率和开路电压会下降，且当直流磁场垂直于结区电场方向时，输出功率和开路电压的降幅达到峰值。
关键词： 直流电场、太阳能、硅光伏电池、硅光伏组件、直流磁场
更新于2025-09-23 15:21:01
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采用非卤化、非芳香族溶剂制备的体异质结聚合物光伏电池
摘要： 将光伏器件作为太阳能转化为电能的转换技术，既符合全球能源需求，又能同时减轻传统能源对环境造成的负面影响。虽然聚合物太阳能电池被公认为清洁可再生的电力生产方式，但其制造工艺仍涉及有毒元素。以体异质结有机太阳能电池为例，活性层薄膜的形成通常使用氯苯（CB）、二氯苯（DCB）或氯仿（CF）等卤代溶剂，这些物质对人体和环境存在一定毒性风险。本研究旨在证明：采用环境友好型低毒溶剂制造有机太阳能电池具有可行性，其最终效率与传统卤代溶剂加工的器件相当。通过汉森溶解度参数（HSP）分析，我们筛选出与器件活性层所用给体聚合物及受体分子具有化学相容性的非卤代非芳香族溶剂。随后对制备的器件进行表征，并将其光伏响应与传统器件进行对比。
关键词： 非卤代溶剂、聚合物太阳能电池、光伏器件、非芳香族溶剂、太阳能、卤代溶剂、汉森溶解度参数
更新于2025-09-23 15:21:01
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[能源、环境与可持续发展] 太阳能研究进展 || 《太阳能研究进展》导论
摘要： 数十年来，科研界为高效利用太阳能开展了大量研究活动。政府通过支持大规模项目（无论是光伏发电还是太阳能集热器热水系统）推动了这一进程。这些工作凝聚着产业界的努力——他们紧跟全球前沿技术，竞相为客户提供经济可靠的太阳能利用解决方案。这几乎是本书所有章节的共同主题，各章节均由全球不同作者撰写。作为本书首章，本章概述了后续将探讨的各类主题：从未来能源路线图，到光伏与太阳能电池（染料敏化太阳能电池DSSC）的技术进展，还包括太阳能集热器的详细说明及其传热原理分析。除发电和热水这两大主要用途外，太阳能多年来还被应用于诸多领域，后续章节还将讨论制冷、海水淡化、气化及烹饪等应用场景。
关键词： 光伏技术、应用、太阳能热系统、太阳能、染料敏化太阳能电池、太阳能电池
更新于2025-09-23 15:21:01
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[能源、环境与可持续发展] 太阳能研究进展 || 折纸技术在太阳能采集中的应用
摘要： 再入飞行器和卫星利用太阳能电池板阵列收集太阳辐射。这些电池板在发射时紧密折叠，一旦进入外太空便迅速展开投入运行。在重返地球大气层时，太阳能电池板必须重新折叠收纳。为实现电池板的高效折叠与展开，科研人员采用了名为"三浦折叠"的折纸原理，并借助机器人技术完成操作。这类太阳能电池板主要由美国宇航局喷气推进实验室研发（Zirbel等人在《适应阵列：基于折纸的国际设计工程与计算机信息技术会议论文集》第6B卷第37届机构与机器人会议上发表，2014年）。折纸艺术通过二维平面创造二维/三维形态，在空间受限时具有重大价值——它能作为紧凑收纳系统，展开后形成具备多功能的三维结构。本章综述了科学界迄今将折纸原理应用于太阳能电池板阵列的研究进展。部分研究显示，刚性折纸技术有望在不使用弹性材料的情况下制造可延展电子设备，研究者特别制作出可实现显著形变的折纸增韧太阳能电池。
关键词： 太阳能，折纸艺术，太阳能电池板
更新于2025-09-23 15:21:01