载流子复合及能量无序对聚合物太阳电池开路电压的影响

聚合物太阳电池中载流子的复合与能量无序对器件的开路电压有着深刻的影响.本文同时研究了基于传统富勒烯(PC71BM)和非富勒烯(O-IDTBR)电子受体的聚合物太阳电池.通过交流阻抗谱、低温电流密度-电压谱、瞬态光电压以及电致发光光谱等手段重点研究了载流子复合及能量无序对电池器件开路电压的影响.具体地,交流阻抗谱和瞬态光电压测试结果表明,富勒烯体系载流子复合损失较为严重.电致发光光谱研究显示,PC71BM器件的发光峰随着注入电流的增加不断向短波长处移动,而O-IDTBR体系发光峰位置基本不变,该结果证明PC71BM体系中能量无序度更高.载流子复合严重及能量无序度更高共同作用导致了富勒烯器件开路电压的降低.

综合能源系统能量枢纽多样性建模和典型适用性研究

在“双碳”背景下,综合能源系统(IES)的规划和运行对有效能利用率、能量不可用性、碳排放水平等多种评价指标提出新的要求。选择适当的分析要素并建立机理模型成为IES研究的一项重要任务。能量枢纽在IES中扮演着能量传输和转换的关键角色,决定着能量的转化和分配过程,并深刻地影响多维评价视角下的系统供能水平。因此,如何通过多样性的建模方法构建能量枢纽多要素模型成为IES分析的关键。梳理和分析了基于4种要素的能量枢纽建模方法,总结其内在机理以及匹配能源系统发展需求的适用性,为理论研究和实际应用提供参考依据。

有序能量可再生的证明

有序能量只可被消耗而不可能再生是热力学的基本原理。星云凝聚为天体，其有序能量主要来自粒子内部潜能。黑洞的吸收、辐射都只能转移、消耗有序能量，但黑洞的内部过程却使能量从大坍缩的负有序能量转变为大爆炸的正有序能量。在极短突变瞬间发生的贝纳德对流，若对外交流近似于零，刚从其突变后温度降低的精密测量可求出从单一热源热能中产生的有序能量。采用热泵浦具有E3、E2、E1、E04个能级工作物质的绝热等温的激光器，当利用适当光路系统阻挡系浦光中可将工作物质激发至4能级中不稳态E1的频率段时，若可精确测出所发射激光引起的温度升高，即可作为产生有序能量的证据。本质上是统计性规律的热力学第二定律，当系统中出现某些非统计因素时，其结果会有所不同。

由随机振动所驱动的纳米发电机——从无序中提炼出有序

研究了由超声波驱动的直流纳米发电机的发电原理,该发电机是一个无序能量收集器,能把纳米尺度的无规则或无序的微小机械能转变成有秩序的电能,即该纳米发电机是一个能把混乱整理成秩序、能从无序中提炼出有序的装置.计算了随机振动噪声所引起的纳米发电机输出的直流电流大小,在一定的条件下,这种纳米发电机的输出电流大小可以达到240 nA且可以由实验来测量的.

高效率有机太阳电池的理论建模

采用综合考虑温度、电场强度、载流子浓度的普遍迁移率模型,利用实际太阳能光谱和非富勒烯材料的吸收系数来计算载流子的产生,结合漂移扩散方程、电流连续性方程等对高效率有机太阳电池进行理论建模。利用该模型计算了器件的电流-电压曲线、开路电压-光照强度曲线和短路电流-光照强度曲线。结果发现,利用该模型计算的电流-电压曲线与实验数据符合很好,其他两种曲线也与实验数据符合较好。此外,利用该模型分析了能量无序度对器件性能的影响,结果表明减小材料的能量无序度可以提高有机太阳电池的性能。

温度和化学势的相对论变换

本文通过区分有序和无序能量,并考虑温度的统计特性,得出了溫度和化学势的相对论变换的收缩结果。

一维二元非对角关联无序体系交流跳跃电导特性

在单电子紧束缚无序模型基础上,建立了一维二元非对角关联无序体系电子跳跃输运交流电导模型,并推导了其交流电导公式,通过计算其交流电导率,探讨了格点能量无序度、格点原子组分、非对角关联及温度、外场对体系交流跳跃电导的影响.计算结果表明,一维二元非对角关联无序体系的交流电导率随格点能量无序度的增大而减小.同时,体系中两种原子的组分的变化实际代表着体系成分无序程度的变化,因而对其交流电导率的影响很大,表现为随A类原子含量p的增加而先减小后增大.当引入非对角关联时,体系出现退局域化现象,电子波函数由局域态向扩展态发展,从而使体系的交流电导率大于Anderson模型情况下体系的电导率.此外,温度对一维二元非对角关联无序体系的电子输运的影响表现为体系的交流电导率随温度的升高而减小,而外加交变电场对体系交流电导率的影响表现为随外场频率的升高而增大很快.

一维二元非对角关联无序体系跳跃电导特性

在单电子紧束缚无序模型基础上,建立了一维二元关联无序体系电子跳跃输运直流电导模型,并推导了其直流电导公式,通过计算其直流电导率,探讨了格点能量无序度、非对角关联及温度、外场对体系跳跃电导的影响.计算结果表明,一维二元无序体系的直流电导率随着格点能量无序度的增大而减小;当引入非对角关联时,体系出现退局域化现象,从而使体系的直流电导率增大;温度对体系的电子输运的影响表现为体系的直流电导率随温度的升高而增大;在外加电场的调制下,体系的直流电导率在强场区随电场强度增加而增长很快,呈现出非欧姆定律特性,但在弱场区外场的作用不明显.