薄膜太阳电池系列讲座(19) 硅基薄膜太阳电池(十一)

热动力学损失:光照产生的光生非平衡载流子,即使电子和空穴回到其能带底或顶的稳定位置,但系统仍处于非平衡态,系统将通过载流子的产生、输运、复合才达到动态平衡。此时的状态使用电子或空穴的最大化学势μe和μh来描述。最大化学势可在开态下得到,即(μe+μh)oc=eVoc,它与电子空穴对的自由能之比即为热动力学损失,记作ηthermodynamic=。eVoc<εe+εh>能量传递损失:系统处于开路或短路对外并不做功,只能算是能量储存器。电池对外做功的最大输出与其极端状态(开路电压与短路电流)下所做最大功(Voc×Isc)的比值,即为其对外输出能量的传递损失FF=JmpVmp/JscVoc。     

热力学(火用)及其普遍化表达式的动力学特征

分析了功、热、能和的物理意义以及与热力学定律的关系,做功和传热是能和传递与转换的两种途径,从热力学第一定律定义的能量只有相对意义。是系统相对于环境所具有的做最大有用功的能力,相对于选定的环境,是系统的状态参量。常规的计算式是从热力学第一和第二定律导出的结果,从动力学的角度讨论了及其普遍化表达式的物理含义。起源于系统与环境的不平衡,如果系统与环境之间存在着某种(或几种)强度量差,在强度量差的推动下系统可能自动地变化到与环境相平衡的状态(寂态),在这样的过程中系统可以对外做功,这种做最大有用功的能力就是系统的。在能量公设的基础上,的微分被普遍地表示为强度量差与其共轭的广延量微分的乘积。的普遍化表达式完整地反映了的物理含义及其动力学特征,利用能量和的普遍化表达式导出了损失的普遍化表达式。     

企业能流图的编制方法(二)

<正> 四、各种用能环节收支平衡的核算,并按能流图中所示之有关数字计算出有关的效率及利用率: 1.总图收支平衡校核: 等价收入=22465吨标煤支出=等价损失+转换损失+输送损失+用能损失+有效能量+重热损失+生活用能+辅助用能+客运用能+外供=3956+4731.414+842.36+7364.887+21.88+4157.255+261.302+486.044+28.32+615.538=22465     

空间三结砷化镓太阳电池位移损伤效应研究

对金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)生长的三结砷化镓太阳电池进行高能电子和质子辐照试验,获得太阳电池的短路电流、开路电压、最大输出功率辐射衰减数据。发现不同能量电子和质子对太阳电池的辐射衰减系数,可利用电子或质子的位移损伤剂量关联起来。利用该关系对中星10号卫星的三结砷化镓太阳电池阵在轨辐射衰退进行预测,发现太阳电池阵在轨输出功率与地面模拟预测数据基本吻合。研究结果可为空间辐射环境中应用的三结砷化镓太阳电池冗余设计提供参考数据。     

迭层太阳电池中电流、电压及功率分配的理论分析

为了从理论上了解迭层太阳电池的工作特性,根据单结太阳电池直流模型提出了迭层电池的直流模型。并在模型基础上给出了描述迭层电池工作特性的方程组。在迭层电池模型和方程组的基础上,讨论了迭层电池开路状态和短路状态下电池内部电流,电压及功率分配。重点讨论了迭层电池对外做功情况下电流,电压功率在迭层电池中的分配。论证了迭层电池中,要求获得最大的功率输出。其子电池电流必须满足匹配关系。     

硅高效太阳电池的现状与进展

一、引言硅高效太阳电池的转换效率自1983年的17％,提高到1990年的24％效率的快速发展主要是在两个方面有了重大改进。一是在设计中采用了光陷井技术,利用化学腐蚀的方法形成微型槽(μ-groove)或倒金子塔形状(Inverted Pyramid)的结构,增加了短路电流密度(Jsc)。二是改进了制造工艺技术,在制造过程中采用高载流子寿命的TCA氧化工艺,减少了光生载流子的表面复合速率。这样不但增加了短路电流密度(Jsc),同时也提高了开路电压(V_∝)     

低温地热有机朗肯循环(ORC)工质选择

对低温(60～150℃)地热有机朗肯循环(ORC)系统,以净输出电功和系统能量损失作为评价指标,分析不同地热流体温度下有机工质R290,R134a,R600a,R600,R601a的做功能力,确定最佳循环工质.分析结果表明:对于湿流体工质,由于临界温度较低,当地热流体温度高于其临界温度20℃时,不存在最佳蒸发温度:对于60～80℃的地热流体,工质R601a的最大净输出电功最大;对于90～120℃的地热流体,工质R134a的最大净输出电功最大;对于125～150℃的地热流体,工质R290的净输出电功最大.这些结果为中低温地热利用提供设计依据.     

背压式供热机组热力系统优化探讨

火力电厂的凝汽式汽轮机组为了提高循环热效率,全部采用了抽汽回热系统,利用抽汽加热凝结水和给水,回收热量,减少排汽损失.背压机组没有回热抽汽,机组做功能力增加,汽轮机排汽量增大也使对外供热量提高.通过经济性对比分析得出结论,取消背压式汽轮机组回热加热器,仍能保证机组的循环热效率,同时提高了供热机组的经济效益.     

热力学[火用]及其普遍化表达式的动力学特征

分析了功、热、能和[火用]的物理意义以及与热力学定律的关系，做功和传热是能和[火用]传递与转换的两种途径，从热力学第一定律定义的能量只有相对意义。[火用]是系统相对于环境所具有的做最大有用功的能力，相对于选定的环境，[火用]是系统的状态参量。常规的[火用]计算式是从热力学第一和第二定律导出的结果，从动力学的角度讨论了[火用]及其普遍化表达式的物理含义。[火用]起源于系统与环境的不平衡，如果系统与环境之间存在着某种（或几种）强度量差，在强度量差的推动下系统可能自动地变化到与环境相平衡的状态（寂态），在这样的过程中系统可以对外做功，这种做最大有用功的能力就是系统的[火用]。在能量公设的基础上，[火用]的微分被普遍地表示为强度量差与其共轭的广延量微分的乘积。[火用]的普遍化表达式完整地反映了[火用]的物理含义及其动力学特征，利用能量和[火用]的普遍化表达式导出了[火用]损失的普遍化表达式。     

能源知识·带可调式压力匹配器的压缩空气储能系统优点

正1)考虑了储能阶段压缩热的储存与再利用,整套系统无需消耗天然气。2)储能系统不消耗天然气,后续运行过程无天然气消耗成本。3)可调式压力匹配器能够减少节流降压阀调压过程存在的压力能损失,实现了首台空气膨胀机做功排气的压力再提升。4)可调式压力匹配器调压系统将原本在节流降压阀中损失的能量,传     

从炉壁表面放出的热量

<正> 1.放热量的求法求安装在厂房内的炉窑表面放热量时,可以看做无风。炉壁的热损失由自然对流和辐射热构成,其放热量可由下式求出。Q=a×(t-b)~(5/4)+4.88ε{(t+273/100)~4-(b+273)~4}     

Ga_(1-x)Al_xAs-GaAs异质面太阳电池的电子和质子辐照以及退火研究

本文报道了液相外延Ga_(1-x)Al_xAs-GaAs异质面太阳电池的电子和质子辐照以及退火试验结果。辐照电子能量为1MeV,积分通量为10~(12)—10~(15)e/cm~2;质子辐照能量为7.8MeV,积分通量为10~8—10~(12)p/cm~2。测定了辐照前后电池的电特性和光谱响应曲线。观察到结深与辐照损伤的明显关系。电子辐照的临界通量(?)_c>1×10~(15)e/cm~2,质子辐照临界通量(?)_c>1.02×10~(12)p/cm~2。经积分通量1×10~(15)e/cm~2的辐照,再在真空200℃进行热退火20小时后,短路电流得到全部恢复,输出功率恢复至原来的80％。     

采用TCOs滤波器的硅电池热光伏系统的性能研究

建立了以硅电池为转换器的热光伏(TPV)系统的能量流动模型和透明导电氧化物(TEOs)滤波器的婵论模型;分析了载流子浓度和薄膜厚度等参数对光谱效率的影响,并得到对应于不同辐射器温度下的最佳载流子浓度和薄膜厚度;最后讨论了采用TCOs滤波器对TPV系统件能的影响得出以下结论:以SiC为灰体辐射器,适用于1600～1800K辐射器温度的TCOs滤波器的最优载流子浓度区间为(1.23～1.29)×1021cm-3,薄膜厚度区间为366～340nm.辐射器温度为1800K时,采用了TCOs滤波器的TPV系统的输出电功率密度为0.41 W/cm2,光谱效率和TPV效率分别为37.1%和7.9%;相较于未采用TCOs滤波器的TPV系统,输出电功率密度有一定程度减小,而光谱效率和TPV效率却大幅提升.     

一类能量转换耦合系统的性能特性及参数优化分析

考虑实际能量转换耦合系统中的热漏损失、非理想回热、传热的不可逆性和循环中的内不可逆性,建立一类能量转换耦合系统的较一般模型.分析系统中各主要不可逆性对系统的效率和输出功率的综合影响,计算系统的最大效率和最大输出功率及所对应的性能参数,揭示系统的优化特性.特别是对一些有意义的特殊情况做了详细讨论,直接导出Bejan和Peterson所建立的能量转换耦合系统模型的重要结论,并将有关结果推广应用于太阳能驱动热机系统.     

环境中的低品位热能利用研究

环境中的低品位热能储量巨大,但一般将其视为不可用能,主要是很难将其可用性体现出来。通过深冷制冷循环形成一个远低于环境温度的冷源,环境中的低品位热能的可用性就能充分显现出来。将低品位热能的可用性发挥出来用于此循环,能减少高等级能量的需要。为了达到此目的,需要一个能用低品位热能做功的设备。气动压缩机中动力源来自增压液体工质和增压气体混合的湿蒸气,做功后的湿蒸气一部分节流产生的深冷温度的冷量用于维持深冷制冷循环的需要;温度上升后的低压气体工质在对外输出冷量的同时吸收外部低品位热能,增压、增温后的高压气体工质经喷射器与液体工质混合。循环对外输出的冷量成为循环的收益,可以通过阶梯利用或复用等方式增加制冷的效益。     

基于压缩空气储能的分布式能源系统热力学特性分析

为优化现有分布式能源系统集成方式,提高系统效率,提出了一种基于压缩空气储能的分布式能源系统,系统中压缩空气储能系统的压缩热以及膨胀透平的排烟余热可以通过热水换热器和吸收式制冷机为用户提供热能和冷能,同时,通过储气室和蓄热器可以调节系统的能量输出特性,进而满足用户负荷需求的变化。热力学分析结果表明:系统的一次能源效率为85.32%,效率为35.51%;从能量角度出发,系统对外输出的热量最多占总输出能量的42.64%,从能质角度出发,电能占系统输出总量的比例最高为64.27%。基于压缩空气储能的分布式能源系统具有较高的能源利用效率和较好的能量输出特性,为分布式能源系统的开发提供了新的思路。     

燃气轮机功热联供系统在石油工业中应用的进展

热能动力系统同时输出功和热时称功热联供系统,又称联供系统.很多生产过程,不仅需要功(即动力),且需要热(如蒸汽等),石油工业的生产就是这样.通常,生产需热的温度水平不太高,于是提供了这样一种可能,即让高温工质先在热机中作功对外输出动力,     

热能利用的评价及其意义

<正> 一、热能利用评价的基本理论目前对热能利用的评价依据是:对某一系统或某一设备进行能量平衡。能量平衡的方法有两类:一类是以热力学第一定律为基础的能量数量分析法,称热平衡分析法;另一类是以热力学第二定律为基础的能量质量分析法,称(火用)平衡分析法。 1.热平衡分析法中的技术指标热力学第一定律阐述;各种形式的能量在传递和转换过程中,总量守恒。对热能而言: 输入的热能=有效利用热能+损失热能热效率=有效利用热能/输入的热能×100％     

CH3NH3PbI3形貌对钙钛矿电池性能的影响研究

研究不同CH_3NH_3bI_3钙钛矿形貌对钙钛矿太阳电池光伏性能的影响。采用传统的一步法和三步法制备出不同CH_3NH_3bI_3钙钛矿形貌对电池的光伏性能有重要影响。结果表明,钙钛矿在TiO+2电子传输材料表面的覆盖程度对钙钛矿太阳电池的开路电压和填充因子有重要影响。三步法制备的钙钛矿太阳电池获得1.03 V的开路电压和20.25 mA/cm~2短路电流密度,而一步法只有0.72 V和18.42 mA/cm~2。同时,三步法制备的钙钛矿太阳电池的填充因子高达77.2%,相比一步法只有64.5%。2种方法制备的钙钛矿电池分别获得17.36%和8.55%的光电转换效率。利用电化学阻抗谱进一步分析一步法和三步法制备的钙钛矿太阳电池的内部电荷复合动力学过程,解释三步法制备的钙钛矿太阳电池获得更高开路电压的原因。     

基于双区模型的汽油机燃烧过程可用能及不可逆损失分析

为考察汽油机燃烧过程中的能量转化规律,建立了汽油机燃烧过程的热力学双区模型,考虑了可用能变化及不可逆损失.求解了燃烧期间缸内压力及温度随曲轴转角的变化规律、缸内工质可用能及不可逆损失的变化规律,分析了未燃区和已燃区的可用能以及与放热规律的关系.工质可用能转化包括对外做功、传热转移可用能和可用能损失3部分,燃烧结束时,工质总可用能占燃烧初始总可用能的比例约为47.0%.在整个燃烧阶段,燃烧可用能损失约为18.4%,由于向缸壁传热造成的可用能损失约为12.3%.缩短燃烧持续期和适当推后着火有利于降低燃烧过程可用能不可逆损失.