反射式高倍聚光光伏“光漏斗”匀光技术理论与实验研究

在聚光器和接收器之间加入“光漏斗”匀光器来实现砷化镓(GaAs)电池表面能流密度的均匀分布。根据蒙特卡洛射线法和照射在接收器表面能流密度相同的原理,设计“光漏斗”匀光器。聚光器开口半径为1600 mm,焦距为1700 mm,Tracepro仿真结果显示接收器表面能流密度的均匀度为98.51%,实验显示均匀度为95.05%,仿真值与实验值相近。根据GaAs电池输出电量最大化来确定电池芯片的布置范围,仿真结果得到在半径为36 mm内布置电池芯片,与实验值39 mm相近。

基于关联规则的铁路信号设备故障诊断技术研究

如何对大量的铁路信号设备信息数据进行分析,及时发现故障并对故障进行快速、准确的诊断、处理,是列车安全高效运行的重要前提。提出将Apriori算法应用于铁路信号设备故障的诊断。通过示例演示铁路信号设备信息数据库预处理,采用Apriori算法对数据进行挖掘,再剪枝,计算不同数据项集之间的支持度和置信度,得到关联规则,采用提升度对故障诊断的有效性进行评估。

平板集热器用光谱选择性吸收涂层工艺技术

介绍了自行研制的国内首条宽幅(1 250mm)"空到空、卷对卷"结构连续真空镀膜生产线,并在铜(铝)带材上连续沉积钛基选择性吸收涂层.通过反应气体的分压控制,实现多级溅射法制备多层膜系过程中各单层膜厚和组分的精确控制,强化了吸收层间的干涉效应,改善了涂层的光学性能,同时保证了工艺过程的稳定性和可重复性,涂层的吸收率为(95±2)%,发射率为(5±2)%.

Ti掺杂非晶碳复合光热转换薄膜的制备及性能研究

光热转换薄膜是太阳能光热利用的核心部件,直接影响光热转换效率。采用反应磁控溅射技术,使用Ti靶和石墨靶制备了Ti/a-C:H/Ti(H)/a-C:H/Ti(L)/a-C:H复合光热转换薄膜,研究讨论了薄膜的形貌特征和结构组成,并对其光吸收特性进行了分析。结果显示:复合薄膜具有显著的光谱选择性特性,其中Ti和C以TiC形式存在于吸收层中;薄膜较高的表面粗糙度有助于增强光的吸收能力;复合薄膜的吸收率为0.91,发射率为0.13,具有优异的光学性能。

闭合场-磁控溅射制备Ti掺杂MoS_(2)复合薄膜及其摩擦学性能研究

采用闭合场-磁控溅射沉积技术,通过调节沉积过程中钛靶的溅射电流,分别在单晶Si(100)和304不锈钢基底上制备不同含量Ti掺杂MoS_(2)复合薄膜。利用场发射扫描电子显微镜、X射线光电子能谱仪和透射电子显微镜表征薄膜的形貌、微观结构及元素含量;利用纳米压痕仪、球-盘摩擦试验机系统考察薄膜的力学性能和在大气环境下的摩擦学性能及其与薄膜中Ti元素含量之间的关系。结果表明:随着溅射电流增加,薄膜中Ti元素含量增加、MoS_(2)晶粒的生长尺寸变小,使MoS_(2)由尺寸较大的层状结构向短程有序、长程无序的无定型非晶结构转变。尤其在钛靶电流为1.0 A条件下制备的Ti元素原子分数为18.55%的Ti/MoS_(2)复合薄膜表现出较好的致密性和硬度,同时Ti元素相比于MoS_(2)可以在摩擦界面处优先与O结合,使薄膜中MoS_(2)抗氧化性能提升,从而改善了薄膜的摩擦学性能。

界面工程在非富勒烯太阳能电池中的研究进展

有机太阳能电池(OSCs)由于成本低、重量轻、可大面积制备等优点,已经显示出了巨大的前景。尤其是非富勒烯有机太阳能电池(NF-OSCs)的功率转换效率已超过18%。界面工程在不仅在提高器件效率,而且在器件稳定性方面也起着重要作用。有效的界面修饰可以改善载流子传输和收集效率。因此,对界面工程的研究是OSCs发展的重要途径。本文主要综述了NF-OSCs界面工程的最新研究进展,为之后界面材料的设计和改性提供方法指导。

DPP基窄带隙聚合物光伏型探测器性能研究

有机/聚合物光探测器以其光谱选择可控、带隙可调、制备工艺简单、易于实现大面积柔性器件等突出优点,一直备受关注。选择结构简单的3,3′-双甲氧基取代的联二噻吩(OT)、3,4-二甲氧基噻吩(O)和3,6-二甲氧基噻并[3,2-b]噻吩(OTT)等寡聚噻吩单元作富电子单元,吡咯[3,4-c]吡咯-1,4-二酮(DPP)作缺电子单元,制备系列D-A型窄带隙共轭聚合物POT-DPP,PO-DPP和POTT-DPP,并对聚合物的热稳定性、吸收光谱、聚集状态、能级及其光伏型探测器件的光伏性能、电荷迁移、复合损失过程及比探测率(D*)等进行了系统研究。其中含更大共轭平面的POTT-DPP:PC71BM的光探测器的探测性能最佳,在400 nm和850 nm处的D*分别为1.87×10^(11)Jones和1.67×10^(11)Jones,这主要受益于器件中高且平衡的空穴/电子迁移率,能更好地抑制双分子复合、陷阱辅助复合以及形成更有利的光敏层表面形貌。此项工作证明,通过增大D-A型共轭聚合物主链上的富电子单元的有效共轭面积,可以调节聚合物的带隙,促进探测器件载流子迁移,抑制其复合,从而促进光伏型光探测器件性能的显著提升。

用于线性菲涅尔式聚光系统的CPC仿真研究

以用于线性菲涅尔式聚光系统的CPC为研究对象,在Matlab环境下建立了数学模型。利用光线跟踪法对不同间隙、不同最大接受半角和不同截取比的CPC汇聚率进行仿真研究,结果表明用于线性菲涅尔式聚光系统的CPC对不同入射角光线具有特定的汇聚率,随着入射角的变化会出现极小值,极小值所对应的入射角仅与CPC最大接收半角相关,与截取比和间隙无关。仿真计算了间隙为50 mm、最大接受半角为45°、截取比为0.75的CPC汇聚率为80.15%。最后通过实验验证了仿真方法的有效性。

含氮类金刚石薄膜的力学和摩擦学性能的研究

利用脉冲等离子体增强化学气相沉积系统沉积了含氮类金刚石碳薄膜.利用X射线光电子能谱和红外光谱分析了薄膜的化学键状态,在UMT摩擦磨损试验机上考察了薄膜的摩擦学性能,利用扫描电子显微镜分析了摩擦对偶球表面的转移膜形貌.结果表明:随着薄膜中氮含量的增加,薄膜中的sp2C含量增加,硬度有所降低,薄膜的平均摩擦系数先减小后增加.

铝诱导晶化低温制备多晶硅薄膜的机理研究

根据热力学第二定律的Gibbs自由能描述,理论研究了铝诱导晶化(AIC)制备多晶硅薄膜的铝诱导层交换(ALILE)机理。用数学模型描述了ALILE过程中a-Si原子通过Al2O3缓冲层向铝层扩散的动力学过程。在此模型框架下,根据多晶硅薄膜制备过程中退火温度和Al2O3缓冲层的制备条件,对成核之前铝层中硅原子的浓度随时间的变化和成核时间变化的关系进行深入的理论研究,试验验证了理论计算结果;通过透射电子显微镜测量了不同退火温度下的非晶硅微孔深度,根据理论研究计算得到了非晶硅溶解到铝膜中的激活能E A为0.57 eV。

真空蒸镀铝及保护膜的表面形貌和光学性能研究

采用工业化生产流水线的真空蒸发镀膜工艺制备一系列太阳能利用铝反射镜,研究了基底材料对铝反射镜反射率的影响,利用理论分析结合试验,探讨了基底材料表面面型及微观粗糙度对真空蒸镀铝膜反射的影响。光学反射率测量显示不同基底材料的平面铝反射镜的反射率存在较大的差异,其中在ABS工程塑料上制备的铝反射膜的光学均匀性较理想,研究成果为实现低成本轻型铝太阳能反射镜的大规模生产提供了借鉴。

基于PCA降维的多特征级联的行人检测研究

针对现有梯度方向直方图(Histogram of Oriented Gradient,HOG)在复杂背景下提取行人特征存在维度较高、准确率低、检测耗时等问题,提出了一种运用主成分分析法(Principal Components Analysis,PCA)降维后级联多特征的行人检测模型。通过该模型实验分析了不同维度的分类识别率和识别时间对模型的影响;选择一些分类能强的行人颜色频率特征和肤色特征的block作为级联的特征向量,减少了冗余block的干扰影响,突出行人特征,并结合支持向量机进行识别;系统的分析了级联特征和单一特征对行人检测结果的影响。实验结果表明,该模型在行人检测中的准确率比单一特征提高了将近23%,其准确率和检测时间明显优于其他特征,正确率为99.11%。

基于AZO的光谱选择性反射膜制备及其在聚光器中的应用研究

铝掺杂氧化锌(AZO)薄膜在红外波段具有高反射率的特性。设计了SiO_(2)/AZO/Al_(2)O_(3)/Glass/SiO_(2)光谱选择性反射膜。通过软件仿真和实验研究,探究了SiO_(2)、AZO、Al_(2)O_(3)薄膜的光学常数以及物理厚度对SiO_(2)/AZO/Al_(2)O_(3)/Glass/SiO_(2)薄膜光谱特性的影响,确定了光谱选择性反射薄膜的制备工艺参数。根据工艺制得了对可见光平均透射率接近90%、红外(2.5~20μm)平均反射率大于85%的光谱选择性反射膜,薄膜的辐射率为0.08~0.12。以表面镀有光谱选择性反射膜的玻璃作为线性菲涅尔式聚光系统中的二次聚光器窗口,设计了新型二次聚光器。光谱选择性反射玻璃有效阻挡了集热管的热辐射,使聚光器辐射热损失降低约66%。

太阳能热发电高温(≥550℃)光谱选择性吸收涂层研究进展

开发基于熔融盐热媒介质高温(≥550℃)光热发电技术是槽式聚光太阳能发电的最新发展趋势,而实现该技术的关键物质基础是研制出在高温工况条件下具有较高太阳吸收比、较低热发射比及热稳定性能优越的高温光谱选择性吸收涂层。该文对近年来国内外已用于或有望应用于550℃以上光热发电高温光谱选择性吸收涂层的研究进展进行简要评述,初步讨论高温环境下光谱选择性吸收涂层发生失效的可能机制,最后对我国高温光谱选择性吸收涂层基础研究及工业化发展中存在的主要难题进行简要分析和展望。

真空蒸镀钙钛矿太阳能电池器件工艺研究进展

钙钛矿太阳能电池器件因其优异的材料性能已经取得最高25.7%的光电转换效率。常见的钙钛矿薄膜的制备方法分为溶液法和真空蒸镀法。其中真空蒸镀法凭借其无溶剂化的特点,具有环境污染小、膜层致密性高、生产效率高,以及较为容易实现大面积连续化高通量制备等优点,在钙钛矿太阳能电池器件制备领域具有独特优势。针对真空蒸镀法制备高质量钙钛矿薄膜的技术,对真空蒸镀的基本工作原理及应用于钙钛矿薄膜制备的真空设备系统进行介绍,并以钙钛矿太阳能电池光电转换效率为切入点,介绍基于真空蒸镀技术制备钙钛矿太阳能电池器件及优化其光电转换效率的研究进展。探究真空蒸镀设备改进策略(温控系统和蒸发源设置)、蒸镀工艺条件(投料量、蒸镀距离、蒸镀时间、室体内压力、薄膜退火温度及时间)、基底材料极性对钙钛矿薄膜结晶度和晶粒尺寸的影响因素,为采用真空蒸镀技术制备具有高光电转换效率的钙钛矿太阳能电池器件提供重要的理论基础及研究思路。最后,总结真空蒸镀钙钛矿太阳能电池的工艺流程,从降低生产成本与提高生产效率的角度出发,提出连续化生产钙钛矿太阳能电池的构想,并对其商业化发展方向进行展望。

W-W_(x)N基光热转换薄膜中WO_(x)减反射层的制备及性能研究

光热转换薄膜在航空、航天和太阳能可再生能源应用等领域具有广阔的应用前景。为了获得具有高效吸热以及低发射率特点的新型光热薄膜材料,利用中频反应磁控溅射方法,在制备W/W-W_(x)N(H)/W-W_(x)N(L)/W_(x)N光热转换薄膜的基础上,引入WO_(x)作为新型光热转换薄膜的减反射层,以期改善光热转换薄膜的吸收性能。讨论和比较了不同样品的光学性能、表面形态、结构信息以及化学成分。结果表明:WO_(x)减反射层包含多种钨的氧化物,呈现非晶态致密结构;新型光热转换薄膜吸收发射比为0.90/0.089,具有高效的光热性能。

一种高精度太阳跟踪控制装置研究

提高太阳能跟踪系统的跟踪精度及其稳定性是提高太阳能利用效率及降低成本的重要途径。提出了一种以程控和光控相结合的混合控制高精度太阳能跟踪系统。通过对光电传感器进行改进,使其壁有一定的张角同时增加合适宽度的遮光板用使输出模拟量放大,以提高其稳定性和入射光偏差灵敏度,其中入射光最大偏差为0.105 mm。实验结果表明:该跟踪装置通过太阳光线垂直照射在接收器,从而有效的提高系统的跟踪精度且能够实现全天候自动跟踪。通过误差分析法将实测数据与理论数据进行计算得出跟踪绝对误差在±0.1°以内,比现有的跟踪控制装置更为精确,表明该跟踪控制装置满足稳定可靠、精度高、抗干扰能力强。

线性菲涅尔式聚光集热系统研究进展

相比槽式聚光集热系统,线性菲涅尔式聚光集热系统光学效率较低,但具有成本优势。为了提高其光学性能和热性能,减少热损失,国内外学者进行了广泛研究。在总结线性菲涅尔式聚光集热系统主反射镜、二次反射接收器和镜场的优化设计,以及系统热性能等国内外已有研究成果的基础上,重点阐述了由阴影与遮挡、末端损失、跟踪误差、积尘、主反射镜镜场几何结构引起的光学损失及改进措施最新研究进展,对主流的几种二次反射接收器进行了对比分析,表明复合抛物面二次反射接收器(Composite Parabolic Concentrator,CPC)最实用。同时对吸热管和工作介质之间的强化传热、采用CPC的线性菲涅尔式聚光器热损失进行了归纳总结,分析了存在的问题及解决方法,指出了线性菲涅尔式聚光集热系统的未来发展方向和改进措施。

中频反应溅射制备工业级AlN薄膜及耐腐蚀性能研究

针对市面上对产品的耐腐蚀性要求,在工业化生产设备上,利用中频反应磁控溅射方法,在不同样件表面上沉积了氮化铝(AlN)薄膜用于产品外观抗腐蚀保护.研究了反应溅射“迟滞回线”现象并结合紫外-可见-红外光谱测算出所制备的工业级AlN薄膜的光学带隙(Eg)为6.3±0.1 eV.利用人造气氛腐蚀试验探讨了AlN薄膜保护下样品的耐腐蚀性能,结果表明:对于塑料装饰件,在经过72 h铜盐加速醋酸盐雾试验(CASS)时才出现被腐蚀痕迹,而镁合金样件在36 h时CASS试验时出现腐蚀,二者均已达到同类工业产品镀铬膜(Cr)保护层的耐腐蚀性能要求,太阳能真空吸热管多层膜涂层经30 h CASS试验后太阳光谱吸收率有所降低但仍达到合格水平.

悬浮式双镀膜冷却辊连续镀膜设备的研制

高真空悬浮式双镀膜冷却辊连续镀膜设备的研制生产彻底解决了传统的单镀膜冷却辊镀膜对薄膜材料造成的局部起褶暴筋和产生白条纹(镀空线)的问题,显著提高了镀膜速度和产品质量,降低了废口率,为新一代真空连续镀膜设备开辟了新的应用领域和市场前景.本文主要介绍了高真空悬浮式双镀膜冷却辊连续镀膜设备的原理、组成、性能及工作过程,并对相关问题进行了讨论分析.