Research on a Manifold Micro-channel Heat Sink Applied in High Concentrated Solar Cells

该文对歧管式微通道冷却技术在聚光电池冷却方面的应用进行了理论和实验研究。歧管式微通道冷却技术有助于在较小的空间内实现高热流密度冷却，较为适合高聚光比的密集阵列聚光电池系统。文中对歧管式微通道热沉热阻的计算方法进行改进，建立该种结构完全基于半经验公式的一维传热模型，并分析影响总热阻的主要因素。同时，对电池-热沉系统进行实验。实验结果表明，在此范围内实验与计算结果具有良好的一致性，电池-热沉系统的整体热阻低于1×10-4 m2·℃/W。结合聚光电池的性能模型，可获得电池的最大输出功率、效率、温度等性能参数随聚光比的变化情况。

微通道搅拌优化空穴注入用PEDOT:PSS制备及材料表征

改进了聚(3,4-乙烯基二氧噻吩)/聚(苯乙烯磺酸盐)(PEDOT:PSS)的合成技术。采用对甲苯磺酸铁[(Fe(OTs)_(3))]作为催化剂,并在反应中引入磷酸三乙酯作为水溶性助剂并辅助催化反应且消泡稳黏,以优化PEDOT:PSS的成膜性能。同时,利用微通道搅拌方法制备了均匀粒径(<50 nm)的OE-004 PEDOT:PSS分散液,然后将OE-004应用于器件表征以全面评估OE-004与Clevios P VP AI 4083的性能差异并验证其适用性。研究结果表明,OE-004材料因更均匀的粒径尺寸和优化的微观配比,在PM6:L8-BO器件中表现出与Clevios P VP AI 4083基本一致的优秀空穴传输性能,实现了17.72%的最佳光电转换效率。器件复合过程研究表明OE-004呈现出良好的空穴提取和传输能力,在抑制器件内部的单分子复合或陷阱辅助复合方面表现出色。这些结果清晰验证了OE-004在有机太阳能电池中的适用性,其优异性能为空穴用PEDOT:PSS提供了理想的国产产品。

Analysis of leakage current in GaAs micro-solar cell arrays

The output characteristics of micro-solar cell arrays are analyzed on the basis of a modified model in which the shunt resistance between cell lines results in current leakage.The modification mainly consists of adding a shunt resistor network to the traditional model.The obtained results agree well with the reported experimental results.The calculation results demonstrate that leakage current in substrate affects seriously the performance of GaAs micro-solar cell arrays.The performance of arrays can be improved by reducing the number of cells per line.In addition,at a certain level of integration,an appropriate space occupancy rate of the single cell is recommended for ensuring high open circuit voltages,and it is more appropriate to set the rates at 80%-90% through the calculation.

明胶作分散剂制备球形银粉的研究

考察了聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、阿拉伯树胶、瓜尔豆胶、明胶、柠檬酸钠5种分散剂对银粉粒度分布和微观形貌的影响,并选择明胶作为分散剂;然后详细研究了明胶用量、硝酸银溶液初始质量百分比浓度、溶液体系搅拌速度、抗坏血酸溶液初始pH值及溶液体系温度等因素对银粉粒度分布和微观形貌的影响,并最终确定了制备粒径均一、球形度较好的银粉的优化工艺条件。研究结果表明:随着硝酸银溶液初始质量百分比浓度的增加,银粉的D50粒径逐渐增大;而随着溶液体系搅拌速度、明胶用量、抗坏血酸溶液初始pH值和溶液体系温度的增加,银粉的D50粒径逐渐变小,微观形貌更趋近于球形。以明胶作为分散剂制备银粉的优化工艺条件为:硝酸银溶液初始质量百分比浓度为16.0%、明胶与硝酸银质量百分比为3.96%、抗坏血酸溶液初始质量百分比浓度为12.3%、抗坏血酸溶液初始pH值为2.5、溶液体系搅拌速度为400 rpm、溶液体系温度为50℃、反应滴定时间控制在25 min,在此条件下制备得到的银粉的D50粒径为3.247μm,比表面积为0.175 m^(2)/g,银粉分散均匀,球形度良好。

微电池的最新研究动态

电子产品小型化、微型化、集成化是当今世界技术发展的大势所趋。将微电池与微电子机械系统 (MEMS)、微芯片集成在一个衬底上 ,制成独立的微型电子系统———系统芯片 (SOC) ,已经不再遥远。介绍了国际上微型锌镍电池、微型固体电解质锂电池、微型太阳电池。

微结构表面精密磨削技术及其功能特性开发

针对单晶硅、光学玻璃等硬脆性材料的微结构形状精度难控制的问题,开发出微磨削技术。它是利用金刚石砂轮微细尖端,控制尖端形状及其表面的微磨粒出刃形貌,在硬脆性材料表面加工出微沟槽结构阵列。为了探索其功能特性,微磨削结构表面分别被用于薄膜太阳能电池、单晶硅芯片和石墨叶片的基板表面,然后测试和分析其光伏特性、湿润性和油泵效率。加工结果表明,微磨削技术可以加工出高精度且光滑的微结构表面。应用发现,微透镜结构的薄膜电池可在弱光散光下产生较高的转化效率和填充因子,可以在无太阳照射下发电。当硅晶片表面被加工出微沟槽结构时,较大深度会导致较大的液滴接触角,而且,微沟槽结构梯度表面会产生前后接触角差,可用于控制液滴的微运动。在油泵中,当叶片微结构深度从500 m开始减小到100 m时,油泵的工作效率会逐渐增大,最后大于传统油泵的工作效率。因此,高精度且光滑的微结构表面可以产生更高附加值的功能特性。

微能源发展概述

产品小型化、微型化、集成化是当今技术发展的大趋势,能源供应已成为制约产品微型化技术发展的瓶颈,其微型化问题受到广泛的重视。结合目前国内外微能源的发展现状,分别介绍了微太阳能电池、同位素微能源和基于卡门涡街的压电微能源等几种典型的微能源,并展望了微能源的发展趋势和应用前景。

四线制测量在单体太阳电池测试系统中的应用

本文讨论了电阻测量的2种接线方式,以及用四线制测量代替传统的二线制测量的优点。通过在太阳能电池测试系统中的应用,不仅消除了系统内阻带来的误差,使得太阳电池测试仪能够精确地得到各个参数以及绘制出I-V曲线和P-V曲线,而且大大减小了电路板的体积,使得调试更方便可靠,节省了人力物力。

微能源技术在无线传感器网络中的应用

本文提出了在无线传感器网络中应用微能源技术,将太阳能电池作为电源为无线传感器网络中的节点供电。用太阳能电池替代传统的干电池,可以大大提高传感器节点的使用寿命,同时也可以降低传感器的使用成本,解决无线传感器网络的能源问题。

硅微纳结构及其在新型太阳电池中的应用

综述了近年来各种硅微纳结构的特征和制备技术,介绍了其在新型太阳电池中的应用现状与前景.首先,阐述了硅微纳结构在传统p-n结、新型径向p-n结以及异质结太阳电池结构设计中的研究进展;其次,从光吸收增强、表面修饰及钝化的角度,分析了硅微纳结构太阳电池的增效措施;最后,提出了柔性硅微纳结构太阳电池开发的新思路.

利用球型微纳米颗粒结构表面减小硅基太阳能电池的光反射

为了在理想的光频范围内扩展硅太阳能电池的低反射特性,设计了一种由球型微纳米颗粒周期排列构成的光学微结构。利用球型微纳米颗粒结构表面良好的抗反射特性,扩展硅基太阳能电池的超低反射特性。首先采用Mie散射理论研究了单个球型硅颗粒的散射特性;进而使用MEEP仿真软件通过控制变量法分析了多个颗粒构成的周期性二维光学微结构的光反射特性,分析了球型微纳米颗粒的周期数、半径、间距对反射率的影响。结果表明:合理选择球形颗粒的半径、间距以及周期数构成合适的周期性二维光学微结构,可以在理想的光频范围内获得超低反射特性。

非晶硅薄膜太阳电池的研究进展及发展方向

介绍了非晶硅薄膜太阳电池的最新研究进展,微纳光学结构和金属表面等离子体特性引入到非晶硅薄膜太阳电池可大大降低薄膜厚度和提高光电转换效率。叠层串联的非晶硅太阳电池及非晶硅和多晶硅、单晶硅组成的异质结结构可增加宽带太阳光谱吸收范围,提高光电转换效率,是非晶硅薄膜电池的发展方向。

微电网建模及并网控制仿真

针对现有仿真工具难以准确仿真微电网及含微电网配电网的现状,研究了微电网的建模技术。基于Digsilent仿真平台建立了适用于潮流分析、动态仿真的光伏发电系统模型,包括光伏电池组件的I-U特性模型、光伏逆变器控制模型和电池储能系统模型。在验证模型准确性的基础上,使用电力系统分析软件Digsilent对微电网并网运行控制的恒功率输入/输出控制、变功率输入/输出控制和最优功率控制三种模式进行仿真。在光伏输出变化和负载变化的情况下,对馈线有功功率控制的仿真结果表明,所建的微电网模型可准确模拟微电网并网控制模式,可用于实际微电网系统的并网运行分析。

一种新型光伏最大功率跟踪控制器的实现

在光伏系统中,由于光伏电池的光电转换效率太低,使其不能以最大效率转化为电能输出;另外,它在工作过程中受环境影响也很大。因此为了使其输出的电能达到最大化,除了要研制价格低廉并且能量转换效率高的光电材料外,可以通过采用最大功率跟踪(Maximum Power Point Tracking,简称MPPT)的控制方法来实现光伏电池的大功率输出。介绍了一种采用C8051F310单片机实现光伏MPPT控制器的简要设计。该控制器通过采用"电压扰动法"实现MPPT控制,通过实验结果说明该控制器达到了MPPT功能。

MCU控制的太阳能电池最大功率跟踪控制器

介绍了一种采用AT89C4051单片机以及外围器件实现太阳能电池最大功率点跟踪(MPPT)控制的精简设计。在该设计中提出了采用"爬山改进法"来实现最大功率点控制,并给出了实验方法。实验结果表明,控制器达到了最大功率点跟踪的目的。

MCU控制的光伏电池测试仪设计

为了检测太阳能组件或组件阵列的各项性能参数,提出一种利用数控电阻测试光伏电池输出特性的方法。测试仪采用数控电阻器、高精度ADC和微控制器结合的方案,与传统的电子负载相比,具有便携、精度高、智能化和测量时间短等特点。利用制作的样机,在自然光照条件下进行了光伏电池测试实验,并在Matlab环境中对光伏电池模型进行了仿真验证。通过样机试验结果和仿真结果比较,结果表明测试仪具有较高的精度。

VHF-PECVD制备微晶硅材料及电池初步研究

研究了用甚高频等离子体增强化学气相沉积(VHF-PECVD)方法制备的不同沉积气压下的微晶硅薄膜样品。随着沉积气压的逐渐增大,样品的沉积速率也逐渐增大;样品的光敏性和激活能测试结果表明:随气压的变化两者发生了规律性一致的变化;傅立叶变换红外(FTIR)测试表明制备的样品中含有一定量的氧,使得样品呈现弱n型;室温微区喇曼光谱测试分析得到样品的微晶化特征与IR的分析是一致的,用高斯函数对喇曼谱解谱分析定量得出了晶化程度;分析了H处理p/I界面对电池性能的影响;首次在国内用VHF-PECVD制备出效率达4.24%的微晶硅电池。

片上集成光伏微能源能量管理方案与系统设计

结合微机电系统(MEMS)无线传感器节点的功耗特点,介绍一种片上集成光伏微能源能量管理方案及系统。根据有无光照条件,能量管理方案由能量存储、混合供电、充电保护、并联供电和能量转存五个状态组成,实现能量的存储、传输和供电管理。另外,设计了片上集成光伏微能源系统,其采用固体薄膜锂离子电池为能量存储器,电容器作为辅助存储器,并利用旁路法进行能量存储器的过充电保护,在传感器激活状态利用混合供电模式为节点供电,设计系统具有较高的集成工艺兼容性和输出稳定性。

无线传感器节点的微光能量采集电源管理电路

提出一种适用于微光条件下的新的太阳电池"五参数模型"求解方法,通过把求解的计算结果与实测结果进行对比分析,验证该方法可准确预测太阳电池的输出特性。同时把基于此方法建立的电池模型用于电路设计PSPICE仿真,其仿真结果与计算结果几乎一致,为微光能量采集电源管理电路设计提供了理论基础和仿真工具。基于该建模方法设计一种微光条件下的能量采集电源管理系统,它在光强为200lx,输入功率低至45μW条件下,成功驱动瞬时最大功率为85mW的无线传感器节点工作。

高压GaAs微型太阳电池阵列的制备

为了提高GaAs微型太阳电池的输出性能,对微型太阳电池阵列的主要工艺进行了研究和改进。通过对帽层、背电极层和台面的选择性/非选择性湿法腐蚀工艺的探索,实现了对最佳腐蚀液的配比、腐蚀时间和温度的控制。采用侧壁钝化工艺和聚酰亚氨(PI)/SiO2/TiAu/SiO2新型互连结构,不仅确保了电池单元之间有效的隔离和互连,而且极大地降低了侧壁载流子复合电流,同时这种新型互连结构可有效防止由于衬底光敏现象引起的漏电流。经过上述器件工艺改进,获得了高集成度GaAs微型太阳电池阵列。电流-电压(JSC-VOC)测试结果显示,器件的开路电压达到84.2V,填充因子为57%。