钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的发展及展望

综述近年来钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池的发展现状,介绍钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池技术在效率和可靠性方面的优势。从工艺优化、结构协同设计和性能优化等方面对钙钛矿/铜铟镓硒叠层太阳电池进行总结,着重讨论叠层结构的每个子单元太阳电池复杂的协同效应。

多层堆叠中晶圆级金金键合的可靠性提升

基于电学互联的贯穿硅通孔技术和高精度金金圆片键合技术,开发了一套可应用于制备三维集成射频(RF)收发系统的工艺,并利用反应离子刻蚀机(RIE)中氧气加六氟化硫的键合前处理技术解决了多层堆叠中键合强度较弱的问题。经过扫描电镜(SEM)观察和分析,键合强度弱确认为芯片贴装过程中晶圆表面沾污所致。传统的湿法前处理有一定的局限性,氧气等离子体方法去污能力较弱,均无法用于去除遗留的沾污。利用反应离子刻蚀机氧气加六氟化硫的前处理方式进行键合前处理,不仅增强了去污能力,而且将旧金表面低活性的金层去除,露出干净、活性高的新金表面,有效提升了金金键合的强度,为多层金金键合提供了一种有效的键合前处理方法。

叠层交错凹穴微通道热沉内流动与传热特性

为改善日益呈现微型化和高功率化的微化工器件的散热性能,提出一种叠层交错凹穴微通道热沉。运用数值模拟方法研究该微通道热沉内流动和传热特性,考查扩缩比φ和高度比β对热性能的影响,并与直微通道热沉和单层三角形凹穴微通道热沉分别进行对比,评估其综合性能C_(PE)。结果表明:具有叠层交错凹穴的微通道热沉的努塞尔数Nu和摩擦因数f分别比单层三角形凹穴微通道高10.1%—34.4%和5.9%—28.7%。Nu、f、C_(PE)均随φ的增大而减小。当固定φ值且β=0.5时,Nu、f、C_(PE)在相应雷诺数Re下达到最大值。在相同Re条件下,β在0.25—0.75内的变化不会引起流动阻力的显著波动。叠层交错凹穴微通道热沉可以加强流体的混合,中断热边界层的再发展,具有强化传热作用。

GFRP/Al叠层材料钻削力与制孔质量的实验研究

复合材料与金属组成的叠层结构已在航空航天领域广泛使用,然而在复合材料/金属叠层结构上钻削高质量的孔仍是一个挑战。本文旨在研究钻削工艺参数对GFRP/Al叠层材料钻削轴向力和制孔表面质量的影响。使用普通硬质合金麻花钻对GFRP/Al叠层材料进行“一次性”钻孔,并通过Kistler测力仪测量钻削轴向力。结果表明,最大钻削轴向力随每转进给量增加几乎线性增加,随主轴转速增加小幅降低。钻削工艺参数影响铝合金和GFRP制孔表面质量,高每转进给量会降低铝合金制孔出口毛刺,但是会增加GFRP制孔出口损伤;高主轴转速会增加铝合金制孔出口毛刺和GFRP制孔出口损伤。与每转进给量相比,主轴转速对铝合金和GFRP制孔质量影响更大。

基于卷积神经网络融合的彩色傅里叶叠层显微重建

针对彩色傅立叶叠层显微重建存在图像获取时间长、采集低分辨率图像数量多等问题,采用基于卷积神经网络的图像融合方法来实现彩色傅立叶叠层显微重建。该方法基于图像融合原理,将单通道低分辨率图像重建的灰度高分辨率图像与相同视场下的彩色低分辨率图像融合,成功地重建彩色FPM图像。在保证图像恢复质量的同时减少了2/3的采集时间。实验结果表明,所提算法可以获得色彩不失真的彩色FPM图像,定量评价指标方均根误差小于0.01,结构相似性参数大于0.89。

用于隧道减震的叠层剪切吸能结构剪切性能试验研究

提出一种新型叠层剪切吸能(LSED)结构改变衬砌连接方式,能够保证隧道在轴向上具有良好的变形能力和在环向上具有较好的抵抗变形的刚性能力。基于LSED结构的竖向承载和剪切变形能力开展LSED结构的室内剪切试验和数值试验研究,利用变异系数法评价橡胶剪切模量、橡胶层单层厚度、橡胶层层数和结构有效直径等因素对LSED结构水平剪切性能影响的权重。最后,利用有限元软件ABAQUS建立LSED结构-隧道衬砌-围岩三维精细化工程模型,并采用动力时程分析方法对其地震响应进行分析。研究结果表明:在压剪状态下,结构整体位移由下到上逐渐增大,橡胶层的受拉区主要集中在外侧边缘,拉应力及其分布面积由两端向中间逐渐减小,上表面的最大名义主应变最大值由上到下逐渐减小;钢板层较大应力区域主要分布在靠近上下封板部位。设计因素中橡胶剪切模量和结构内部钢板直径对LSED结构的水平等效刚度的影响更为显著;LSED结构的设置能有效降低衬砌的地震响应,且减震率达到45%以上。

计算偏振彩色傅里叶叠层成像:散射光场偏振特性的复用技术

针对目前透过散射介质成像技术中宽谱导致目标信息被淹没于背景干扰中,且散射对波长的敏感性使得频谱信息混叠产生的色彩畸变严重,无法实现彩色超分辨率成像的问题,提出了基于散射光场偏振信息复用的计算偏振彩色傅里叶叠层成像技术.该技术深入地分析散射场的强度及偏振分布特性,综合利用散射场中目标与背景干扰的偏振信息差异性和唯一性表征,结合光场的偏振共模抑制特性和偏振的波长相关性,分通道实现宽谱散射场中的背景干扰信息和目标信息的有效分离.此外,深度挖掘散射光场中频谱信息的差异性,利用傅里叶叠层技术实现散射光场频谱信息拼接,进而获得透过散射介质的彩色高分辨率成像效果.实验结果表明,该方法不仅能够实现透过散射介质的超分辨率重建,而且偏振信息的复用对于谱宽造成的信号混叠有明显的抑制作用,大幅提升了重建图像的信噪比和对比度,抑制了色彩畸变,在未来的透过散射介质成像具有良好的应用前景.

热压制备Ni/Al微叠层复合板的协调变形行为和气压胀形成形性

为了制造NiAl合金复杂薄壁构件,采用真空热压法制备一种新型Ni/Al微叠层复合板(NAMCS)。基于不同温度的单向拉伸试验,研究Ni/Al微叠层复合板的力学性能。为了阐明Ni/Al微叠层复合板的单向拉伸协调变形机制,通过扫描电子显微镜对不同拉伸应变下的变形组织进行表征。结果表明,在5%应变、室温和300℃条件下,NiAl_(3)层和Ni_(2)Al_(3)层中形成了一些裂纹。在600℃和20%应变条件下,在NiAl3层观察到一些微孔。样品在78.7%的拉伸应变断裂时,Ni_(2)Al_(3)层也未出现裂纹,表现出良好的协调变形能力。Ni/Al微叠层复合板的高温自由气压胀形试验表明,600℃时其极限胀形比(极限胀形高度与凹模直径之比)达到33.3%,表现出良好的成形性。

热循环条件下BGA叠层焊点可靠性研究及参数优化

构建叠层焊点最优结构参数,提高BGA叠层焊点热循环条件下的可靠性具有重要的意义。建立有限元模型,分析叠层焊点在热循环条件下应力应变,运用田口正交法和曲面响应法,将焊点的高度、直径、间距、阵列作为实验设计的变量,关键焊点最大等效塑性应变作为优化目标。结果表明:焊点阵列对优化目标的影响权重最大,优化后的BGA叠层焊点结构参数如下,田口正交法:单层焊点高度为0.38 mm,焊点间距为0.55 mm,焊点直径为0.44 mm,焊点阵列为8×8;曲面响应法:单层焊点高度为0.387 mm,焊点间距为0.573 mm,焊点直径为0.446 mm,焊点阵列为8×8。对优化前后的寿命进行预测,优化后的叠层焊点寿命约是优化前的3.75倍。

并联电容器叠层母排寄生电感建模及测量方法

并联电容器母排的寄生电感是电力电子变换器换流回路总寄生电感的主要部分,寄生电感易导致电压过冲,因此需要精确提取和计算叠层母排的寄生电感。这里首先以一种5电容器并联的叠层母排为研究对象,建立了多电容器并联叠层母排的电感计算模型;在此基础上,提出一种可对母排寄生电感进行直接测量的实验方法,规避了在母排上连接电容器所产生的误差。最后,使用该方法对叠层母排寄生电感值进行实验测量,并将测量结果与有限元仿真计算结果进行对比,测量结果与仿真结果的偏差在2%以内,验证了所提方法的有效性和准确性,从而为叠层母排的低感设计提供了测量验证的基础方法。

叠层模型驱动的书法文字识别方法研究

基于二维图像的书法文字识别是指利用计算机视觉技术对书法文字单字图像进行识别,在古籍研究和文化传播中具有重要应用.目前书法文字识别技术已经取得了相当不错的进展,但依旧面临很多挑战,比如复杂多变的字形可能导致的识别误差,汉字本身又存在较多形近字,且汉字字符类别数与其他语言文字相比更多,书法文字图像普遍存在类内差距大、类间差距小的问题.为解决这些问题,提出叠层模型驱动的书法文字识别方法(Stacked-model driven character recognition,SDCR),通过使用数据预处理、节点分离策略和叠层模型对现有单一分类模型进行改进,按照字体类别对同一类别不同字体风格的文字进行二次划分;针对类间差距小的问题,根据书法文字训练集图像识别置信度对形近字进行子集划分,针对子集进行嵌套模型增强训练,在测试阶段利用叠层模型对形近字进行二次识别,提升形近字的识别准确率.为了验证该方法的鲁棒性,在自主生成的SCUT_Calligraphy数据集和CASIA-HWDB 1.1,CASIA-AHCDB公开数据集上进行训练和测试,实验结果表明该方法在上述数据集的识别准确率均有较大幅度提升,在CASIA-HWDB 1.1、CASIA-AHCDB和自建数据集SCUT_Calligraphy上测试准确率分别达到96.33%、99.51%和99.90%,证明了该方法的有效性.

叠层笼养蛋鸡无线体温监测试验

现代化蛋鸡养殖中,体温是判断蛋鸡是否健康的一项重要指标。为了了解笼养蛋鸡的体温变化规律,利用蛋鸡可穿戴无线体温传感监测系统,对笼养蛋鸡开展全天全时体温监控试验。试验结果表明,正常笼养蛋鸡体温在38.41~41.85℃范围内变化,呈现出一定的昼夜节律特性,全天体温最低点出现在21:00—22:00;发生发热性疫病时蛋鸡平均体温比正常情况升高0.21~1.30℃;早间时段和晚间时段,患病蛋鸡体温异常升高的均值更大,相对于午间时段更易区分正常蛋鸡和异常蛋鸡。叠层笼养蛋鸡体温监测可为建立鸡体温健康判断模型提供理论参考,对实现精准掌握蛋鸡规模化养殖群体健康状态、提高生产效益具有重要的现实意义。

基于金刚线切片的钙钛矿/硅叠层太阳电池

提出一种免空穴传输层的策略,将自组装单分子层材料作为钙钛矿活性层的添加剂,通过一步旋涂法直接将钙钛矿薄膜制备在导电基底表面,其中薄膜的质量与均一性都得到改善。进一步地,将该方法应用在低成本的商用金刚线切片上,可在高粗糙度的硅表面制备出覆盖度高、形貌致密、无空洞的钙钛矿薄膜。在光电性能方面,用该方法得到的单结钙钛矿太阳电池的光电转换效率为21%,填充因子高达83%,两端钙钛矿/硅叠层太阳电池的光电转换效率为28%。

CFRP/Ti叠层超声辅助变参数钻削界面温度试验研究

碳纤维复合材料(CFRP)与金属合金的叠层结构材料常应用于航空航天等领域的制造过程中,其中CFRP与钛合金(Ti)的叠层材料的应用较为广泛。在CFRP/Ti叠层材料的钻孔工艺中,由钻削热引起的在两材料相接触的界面处出现的加工缺陷较为显著,故对影响此类材料钻孔加工过程中的界面温度的主要因素进行了研究。设计了借助热电偶测定CFRP/Ti叠层材料钻削过程中界面温度的试验,在试验中改变了加工参数及超声辅助参数。获得了加工参数对界面温度的影响规律,同时确定了超声辅助加工对界面温度的改变规律。

智库大数据存储器面盖层叠精密模设计

结合大数据存储器面盖高精度一模多腔大批量注射成型生产的需要,采用CAE分析确定单腔浇注系统、冷却系统,然后,构建多腔浇注系统,得到的成型方案为单腔采用牛角浇口进浇、热流道+冷流道复合式浇注系统进行供料,基于此,设计了一种双层叠层注射模具,模具模腔设置为1模8腔,分为上下2层、每层设置4个模腔,8个模腔的成型塑件的精度均能达到MT3级。模具中,结合塑件内壁倒扣、插桩等特征的脱模需要,单腔模腔配套设置了1个滑块机构和4个斜顶机构,滑块机构依靠模具的开模动力采用斜导柱驱动,斜顶及顶针采用油缸驱动推板进行顶出。热流道系统由5个热嘴和1块热流道板组成,采用H型布局,保证了8个模腔得到均衡充填。模具分为2次开模顺序打开,采用专用型开闭顺序控制机构进行开闭顺序控制,利用多重导柱机构件对开模时中间定模部分进行运动导向,保证模腔的闭合复位稳定可靠。设计的模具有效地解决了实际生产中一模多腔布置时难以得到精度较高且等级一致的塑件的难题。

影响钙钛矿/异质结叠层太阳能电池效率及稳定性的关键问题与解决方法

高效且稳定的钙钛矿/异质结叠层太阳能电池是学术界与工业界共同探索的方向,目前小面积叠层太阳能电池效率优势已然非常明显,但在商业化推进过程中,叠层路线在电池结构设计与界面调控、钙钛矿材料选型与优化、器件尺寸放大以及稳定性等方面仍存在许多挑战.本文通过收集相关文献资料,包括实验数据和理论模拟结果,对钙钛矿/异质结叠层太阳能电池的研究现状进行分析,认为未来的研究方向可能涉及叠层顶电池的界面调控及组件互联结构设计等关键问题.因此,文章重点阐述钙钛矿/异质结叠层太阳能电池各关键材料层的优化选型、钙钛矿带隙优化与离子迁移抑制、层间界面传输调控、底电池连接层优化及组件互联与封装方式优化.基于现有研究成果对叠层太阳能电池技术进行了总结和探索展望,旨在为后续叠层太阳能电池结构设计的各关键问题提供方向性解决建议.

全黄铜矿CuGaSe_(2)/CuInSe_(2)两端叠层太阳能电池的顶端设计与优化

近年来单结太阳能电池的光电转换效率逐步提高,但其最高效率受到Shockley-Queisser (SQ)极限的限制.为了超越SQ极限,学者们提出了叠层太阳能电池.本工作结合第一性原理计算和SCAPS-1D器件模拟对黄铜矿化合物CuGaSe_(2)/CuInSe_(2)叠层太阳能电池进行了系统的理论研究.首先通过第一性原理计算获取了CuGaSe_(2) (CGS)的微观电子结构、缺陷特性及对应的宏观性能参数,作为后续器件模拟CGS太阳能电池的输入参数.随后采用SCAPS-1D软件分别对单结CGS与CuInSe_(2) (CIS)太阳能电池进行了仿真模拟.单结CIS太阳能电池的模拟结果与实验值具有良好的一致性.对单结CGS电池而言,在短路电流(J_(sc))最高的生长环境下进一步模拟发现,将电子传输层(ETL)换为ZnSe后可提高CGS太阳能电池的开路电压(V_(oc))和PCE.最后,将优化后的CGS与CIS太阳能电池进行了两端(2T)单片串联的器件模拟,结果显示在生长环境为富Cu、富Ga、贫Se,生长温度为700 K时,2T单片CGS/CIS叠层太阳能电池的PCE最高为28.91%,高于当前最高的单结太阳能电池效率,展现出良好的应用前景.

叠层厚橡胶支座力学性能及其震振双控性能分析

为实现地铁上盖建筑的震振双控效果,可将叠层厚橡胶支座用于该类结构体系转换层。与普通橡胶支座相比,叠层厚橡胶支座的单层橡胶厚度较大,既可用于水平隔震,又可减小上部结构的竖向振动。为准确评估其在地铁上盖建筑中的效果,设计了第一形状系数为6.82的叠层厚橡胶支座,并对足尺支座开展竖向压缩、水平剪切、竖向拉伸和高面压稳定性能试验。探究了竖向压应力、剪应变和加载频率等对支座力学性能的影响规律,得到了设计阶段叠层厚橡胶支座竖向压缩刚度、水平等效刚度、等效阻尼比和拉应力值等性能指标。基于试验力学性能指标,建立了固接模型、普通橡胶支座和叠层厚橡胶支座的地铁上盖结构模型,分别以选取的地震波和实测三向地铁振动为激励,通过时程响应分析,验证了叠层厚橡胶支座的震振双控效果,为地铁上盖建筑的震振双控提供技术方案。

弹头形状对TC4-Al_(3)Ti叠层复合板侵彻性能影响的数值分析

TC4-Al_(3)Ti叠层复合材料由于其低密度、高强度的特点被广泛应用于装甲防护材料。为深入研究TC4-Al_(3)Ti叠层复合板的抗侵彻性能,结合弹道冲击试验和有限元数值模拟技术,采用一级轻气炮试验台对TC4-Al_(3)Ti叠层复合板进行弹道冲击试验,并利用LS-DYNA软件建立了接近弹道冲击试验工况的有限元模型,通过对比分析模拟仿真及试验获得的弹体剩余速度和靶板破坏形态,验证了该有限元模型的有效性。在此基础上,重点开展了弹头形状对靶板抗侵彻性能的影响研究。结果表明:在所研究速度范围内,TC4-Al_(3)Ti叠层复合板抗平头弹的侵彻能力最强,其次是半球形头弹,而对球形弹的抵抗能力最弱。

基于叠层组装和双腔体结构的高密度集成技术

针对高功能密度集成的需求及系统级封装的关键技术,重点介绍了双腔体的结构设计思路、三维芯片堆叠技术、引脚成型技术,并进行了难点分析。通过客户使用工艺性设计模拟分析的结果显示:芯片、元器件超过200℃的时间均控制在25 s以内,双腔体封装后的产品经过回流焊接,温度分布对元器件影响不大,产品元件的可耐受峰值温度和时间可控。通过可靠性模拟分析,温度循环条件下,芯片和低应力粘接胶、陶瓷片材料参数存在差异,芯片内部会产生内应力,叠层芯片受到的最大等效应力100 MPa,温度变化对系统级封装中三维堆叠芯片的可靠性评估非常重要。基于真实的产品数据进行温度冲击、随机振动、恒定加速度模拟分析,结果证明选择的低应力粘接胶和双腔体结构设计能够满足产品高可靠的需求。