稀土辐射器TPV利用高温余热发电的性能研究

利用热光伏(TPV)系统回收高温废气中的余热,并为余热型TPV系统选择适当的辐射器、滤波器和热光伏电池等组件,采用蒙特卡洛法对TPV系统进行了理论分析,同时对不同形式的TPV系统的工作性能进行了试验研究.结果表明:稀土辐射器的光谱选择性能和TCO滤波器的光谱过滤功能可使系统热电转换效率大幅度提高,但同时对系统的输出功率产生不利影响,尤其是TCO滤波器使系统的输出功率降幅较大;与太阳能光伏发电相比,余热TPV系统的发电成本较低,具有较好的经济性.     

一维Si/SiO_2光子晶体应用于热光伏的新进展

针对一维(1D)Si/SiO_2光子晶体滤波器在GaSb热光伏电池特征波长处存在较大反射峰的问题,根据等效折射率理论,将其基本结构由(L/2HL/2)~5改进为[1.10(L/2HL/2)](L/2HI/2)~3[1.10(L//2HI/2)].结果表明:改进的滤波器在特征波长处的透过率有较大提高,且抑制了长波光子的透过.辐射器为1250℃的黑体时,采用改进滤波器的TPV系统的光谱效率为33.3%,输出电功率密度为1.06W·cm~(-2),相对于采用原滤波器的TPV系统增长幅度均超过了10%,电池效率也有所提高.     

厚度对FeS2薄膜的光电性能的影响

采用Fe膜硫化工艺制备不同厚度的FeS2薄膜。研究了不同厚度FeS2薄膜的晶体结构，电阻率，载流子浓度，光吸收系数以及禁带宽度（Eg)。结果表明，随着薄膜厚度的增加，FeS2的电阻率升高，载流子浓度下降，在高吸收区FeS2薄膜的光吸收系数也呈下降趋势。当薄膜厚度小于130nm时，薄膜厚度增加可导致其禁带宽度上升，当薄膜厚度大于130nm时，薄膜厚度增大反而会导致禁带宽度下降。     

太阳电池用Mo纳米薄膜结构演化及热膨胀分子动力学模拟

基于改进嵌入原子法(MAEAM)对Mo纳米薄膜进行了分子动力学(MD)模拟。研究表明,随着温度的上升,薄膜中原子振动变得剧烈,体系混乱程度增加;纳米薄膜的熔点与块体相比明显降低,当薄膜厚度为2.448nm时,其熔点从2895K下降到1800K。纳米薄膜热膨胀系数随温度的升高呈非线性增加,但是在相同温度下,纳米薄膜的膨胀系数比块体的大,并且尺寸越小,热膨胀系数越大,对于厚1.56nm的薄膜其热膨胀系数几乎是块体的两倍,呈现出明显的尺寸效应。比较Mo纳米薄膜与CuInGaSe(CIGS)晶体的膨胀系数,发现在很大温度范围内其差值仅约为15%,说明在薄膜太阳电池中采用Mo薄膜作为背接触衬底将有利于形成高质量的CIGS晶体,达到较高的光电转换效率。     

采用辐射热阻网络法对热光伏系统热分析

采用辐射热阻网络方法建立了热光伏(TPV)系统的辐射换热模型,并指出不考虑石英玻璃管对辐射光子可能的波长转换作用会导致计算所得的石英玻璃管的光谱发射功率密度与普朗克定律相违背。采用添加单色波热源的方式对辐射换热模型进行了修正,得到了系统的辐射热流密度、光谱效率和石英玻璃管的等效辐射温度等一些重要参数,与参考文献中结果吻合较好。     

Fe膜硫化合成不同厚度的FeS2薄膜组织结构与电学性能

对热蒸镀的不同厚度纯Fe膜进行硫化处理,制备了厚度在70~600nm范围内变化的FeS2薄膜,研究了薄膜厚度对FeS2薄膜组织结构和电学性能的影响。结果表明,虽然不同厚度的FeS2薄膜晶格点阵畸变度不同,但晶粒均较为细小。较厚的薄膜表面更为平整并且组织更为均匀。随薄膜厚度增加,载流子浓度下降而迁移率上升。当膜厚超过400nm后,载流子浓度上升而迁移率下降。在膜厚约为130nm时,电导率出现极大值。     

聚光型热光伏系统结构优化分析

利用净辐射方法建立了聚光型TPV系统的光谱辐射换热模型,讨论了聚光挡板对数的影响。结果表明,对该文讨论的系统结构,在电池面积小于一定值时,采用挡板的系统中可转换净辐射密度均明显大于无挡板的情况,且电池面积越小,净辐射密度越大;随可转换净辐射功率(与电池输出功率成正比)的减小,对应于最小电池面积和最大光谱效率的系统逐渐由开始的二对挡板转变成四对挡板的系统。     

稀土元素(Gd,Y)掺杂CdS薄膜的制备及其性能研究

采用化学水浴法两次沉积CdS,结合电子束真空蒸发法在两层CdS之间引入稀土层,制备含有不同厚度稀土Gd、Y掺杂层的CdS多晶薄膜。利用XRD、SEM、EDX、UV-VIS透射光谱和霍尔效应测试仪对薄膜的晶型、表面形貌、化学组成、光学及电学性能进行研究。结果表明:未掺杂的薄膜为沿(111)晶面择优生长的立方相闪锌矿结构,导电类型为n型。含有稀土Gd(Y)掺杂层的CdS多晶薄膜为立方相和六方相的混合结构,导电类型仍为n型,薄膜的均匀性和致密性得到改善,薄膜中Cd和S的原子比更接近CdS的化学计量比,稀土掺杂可提高CdS薄膜在可见光范围内的透过率,使薄膜载流子浓度增大、导电性能明显增强。     

柔性衬底微晶硅薄膜太阳电池研究

采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)技术制备了系列本征微晶硅薄膜材料和nip单结微晶硅太阳电池,研究了硅烷浓度、衬底温度和辉光功率等沉积参数与薄膜材料性能、薄膜电池性能三者之间的关系.拉曼光谱和器件测试结果表明:随硅烷浓度的增加,本征层晶化率逐渐减小,直至转变为非晶硅;沉积温度高于200℃时,电池性能严重恶化;随等离子辉光功率增加,材料晶化率保持不变,而电池开路电压逐渐增大,短波光谱响应逐渐增强.在此基础上,优化了单结微晶硅电池沉积参数,得到效率为6.48％ (AM0,25℃)的单结微晶硅薄膜太阳电池;并将其应用到非晶硅／微晶硅叠层电池中,在不锈钢柔性衬底上得到效率为9.28％( AM0,25℃)的叠层电池.     

热光伏系统燃烧-辐射器的性能分析

分析了甲烷质量流率、回热器有效度、空燃比、几何尺寸等因素对热光伏系统中燃烧-辐射器性能的影响.计算结果表明:采用回热器可显著提高辐射表面的温度和化学能-辐射能转化效率;空气与甲烷的空燃比和甲烷质量流率分别以20.64:1.00和0.988kg/h为最佳.在此基础上讨论了几何尺寸对燃烧-辐射器的影响,发现在内、外管内径分别为27.2mm和38.5mm,内、外管壁厚分别为7.0mm和3.5mm的情况下燃烧-辐射器的性能最佳,辐射表面平均温度、表面辐射功率密度和化学能-辐射能转化效率分别为1523.8K、11.99W/cm2和73.7%.     

ON THE PHASE-LAG EFFECT ON THE NONEQUILIBRIUM ENTROPY PRODUCTION

In this work, the effect of the phase lag in heat flux, under the effect of the hyperbolic heat conduction model, on the nonequilibrium entropy production is investigated. It is shown that the entropy production cannot be described using the classical form of the equilibrium entropy production where using this form leads to a violation of the second law of thermodynamics. Also, it is shown that in most practical applications, the difference between equilibrium and nonequilibrium temperature in the hyperbolic heat conduction model may be neglected. The effect of the phase lag in heat flux on the spacial and time variation in nonequilibrium entropy is studied.     

基于直流电机的风力机模拟技术研究

分析了风力机的运行原理,建立了风力机模型,制定了简单有效的转速、转矩控制模拟方案,搭建了基于DSP的直流电机风力机模拟平台,应用LabWindows/CVI开发了上位机界面。该风力机模拟系统应用于并网型变速恒频交流励磁双馈风力发电系统,实现了模拟风力机在不同风速、转速下的运行状态,满足了双馈发电机在同步、超同步、亚同步状态下运行以及进行风电系统最大风能追踪等方面研发的需要,可方便用于实验室条件下风电技术的研究。     

基于槽式聚光反射装置的太阳集热器件性能实验研究

利用槽式太阳能聚光反射装置,对两种太阳能真空管集热器和CHAPS平板集热器进行了以水为流动工质的性能试验,实测系统热效率及温度.对真空管进行了为N2流动工质的实验.实验表明,以水为工质时,采用聚光式太阳能真空管及CHAPS平板集热器,系统具有较好的热转换效率,达70%～80%.当水流量低于0.0046kg/s时,水容易加热至沸腾状态.用真空管对N2进行加热,可使气体温度达450～500℃,但加热气体时的热效率较低,在32%以下.     

基于生物质碳的界面光热蒸发实验研究

具有多孔结构的生物质碳可作为光热材料应用于界面光热蒸发。该文对具有不同表面形貌和多孔结构的多种生物质碳（碳化木块、榴莲壳与百香果皮）进行界面光热蒸发实验研究。研究结果表明：界面光热蒸发因良好的热限制实现了更高的光热利用率,复杂的表面形貌和多孔结构能进一步提升生物质碳的蒸发速率与光热利用率。其中,碳化百香果皮实现最佳的蒸发性能：一个标准太阳下的蒸发速率达到1.27 kg/（m²·h）,光热利用率为88.6%。同时,生物质碳对盐度为3%（质量分数）的人工海水的脱盐率均高于99.5%。因此,生物质碳具有较好的海水淡化应用前景。     

有机液态氢化物可逆储放氢技术的研究现状与展望

以甲基环己烷－甲苯－氢（MTH系统）与环己烷－苯－氢（CBH系统）为例介绍了有机物可逆储放氢技术的特点与研究现状。研究表明，该技术作为大规模、长期性的氢能储存和运输手段，作为随车脱氢为汽车提供氢燃料或为氢燃料电池提供氢源，以及用于化学热泵等在技术上都是可行的，但问题的关键是如何提高过程的释氢效率，特别是低温下的释氢效率，开发低温高效脱氢催化剂和采用膜催化反应分离技术是提高释氢过程效率的可行方法。水电解－有机氢载体电化学加氢－氢载体膜催化脱氢技术路线有望改善系统储氢效能，实现氢的高能量密度储存。     

基于MMC-PET的直流微电网综合控制策略

为提升智能配电网电能质量,提出一种基于模块化多电平型电力电子变压器的直流微网构架及其综合控制策略,对分布式电源并网方式进行简化,设计MMC-PET及风光储系统的控制器,对智能配电网中电压深度跌落、三相不平衡等电能质量问题进行治理。在PSCAD/EMTDC平台搭建基于MMC-PET的直流微网风光储系统仿真模型,进行仿真分析总结,结果表明该方法很大程度地提高了新能源接入适应性,具备更快的动态响应速度和更强的鲁棒性,能有效改善智能配电网电能质量。     

基于柔性晶体硅电池的光伏瓦研究

光伏瓦作为一种建筑材料,可替代屋顶陶瓦建材,且增加了发电功能,以薄膜电池为主的柔性光伏瓦具有质量轻和可弯曲的特性,但存在转换效率低、使用寿命短的问题。采用柔性晶体硅太阳电池,通过固化炉加气压釜的新型层压工艺,克服了层压过程中气泡、脱层等工艺问题,实现了基于晶体硅电池效率的柔性光伏瓦。     

有机噻吩类衍生物作为光伏材料的研究进展

从有目的地设计、合成噻吩类衍生物入手,继而从探索其作为光伏材料的应用角度出发,综述了噻吩类衍生物作为光伏材料的最新研究进展。     

基于惯性摆的波能系统研究

提出了一种基于惯性摆结构的波浪能吸收转换方法,并对采用此结构构成的水中载体所受到的波浪力及水动力进行了理论分析,建立了实验模型,对其进行了运动学、动力学仿真实验,仿真结果证明了方案的可行性。     

基于有效介质理论的积灰组件透射特性研究

该文对青海大学50 kW多功能光伏电站进行板面积灰采样,并利用X射线荧光分析技术对积灰进行元素分析,并依此求解积灰试样在0.3~0.7 μm波长范围内的等效折射率与吸收系数。根据有效介质理论将光伏组件表面的积灰等效为连续均匀的介质层,通过分析太阳光束在积灰组件各结构层的传输,确定了积灰对入射光的吸收、反射及透射情况。研究表明:积灰对入射光的吸收作用远大于反射作用,组件透射性能降低主要是积灰对光的吸收导致的。在积灰玻璃透射率试验中,测量值与计算值的绝对误差在0.002~0.087之间,表明模型对积灰组件有较好的实用价值。