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太阳光

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太阳光相关的资讯

  • 科学家通过红外光上转换实现高效的太阳光合成
    基于太阳光开展能源转化和工业生产,是解决全球能源危机、助力我国实现“双碳”目标的重要路径之一。太阳光中蕴含着大量的红外光子,这些光子不为人眼所见,且能量较低,通常难以有效转化和利用。胶体量子点是一类溶液法生产的理想捕光材料,它们的吸光范围很容易被拓展至红外波段。同时,吸光后的激发态量子点能够参与丰富的光化学转化过程,生产太阳燃料或者精细化学品,是国际上的重要科学前沿。近日,中国科学院大连化学物理研究所(以下简称“大连化物所”)研究员吴凯丰团队在量子点光化学研究中取得重要进展。团队率先实现了低毒性量子点敏化的近红外至可见上转换,并将该体系与有机光催化融合,实现了高效快速的太阳光合成,有望对光合成技术产生深远影响。相关成果发表在《自然-光子学》上,共同第一作者是大连化物所博士梁文飞、聂成铭和副研究员杜骏。利用低毒性量子点开展近红外光子上转换和有机催化合成红外光到可见光的上转换在能源、医学、国防等诸多领域具有重要意义。比如对太阳能电池而言,上转换能使器件可以有效利用阳光中大量的低能量红外光子,颠覆性地提升太阳能转换效率。在各类上转换技术中,基于有机分子三线态湮灭的光敏化技术可对非相干、非脉冲光源实现上转换,具有较强的实用前景。然而,此前报道的近红外光敏剂普遍效率较低或含有贵金属和有毒金属,相对廉价环保的高效近红外光敏剂仍有待开发。前期工作中,团队深入系统地研究了量子点敏化有机分子三线态的动力学机制,并探索了这些新机制在光子上转换、有机光合成等领域的初步应用。此次研究中,团队聚焦于CuInSe2基近红外量子点,该类量子点相对绿色环保,可用于替代剧毒性的铅基近红外量子点。团队制备了ZnS包覆的Zn掺杂CuInSe2核壳量子点,有效解决了该类量子点缺陷多和稳定性差的难题。随后,在量子点表面修饰羧基化的并四苯分子作为三线态受体,并采用红荧烯分子作为湮灭剂,构建了溶液相上转换体系。该体系成功实现了近红外至黄光的上转换,量子效率高达16.7%。进一步地,团队将该上转换体系与有机光催化融合,将上转换产生的红荧烯单线态直接用于“原位”有机氧化、还原、光聚合等反应,巧妙避免了上转换光子传播至溶液表面所经历的量子点重吸收损失。此外,得益于近红外光子的有效利用和量子点的宽谱吸收特性,该上转换-有机催化融合体系可在太阳光下高效快速运行。在室内窗台上(光照强度约32 mW cm-2),几秒内即可实现丙烯酸酯的光诱导聚合。“一个世纪以来,在阳光下进行有机合成是许多科学家的想法,但前期的探索主要局限于利用太阳光中的可见光子。”吴凯丰说,“这项研究将太阳能合成的范围扩大到了阳光中丰富的可见光和近红外光子,将有力地推动光合成技术的发展。”该工作不仅实现了低毒性量子点敏化的近红外至可见高效上转换,还发展了一种高效快速太阳光合成的新路径。这一交叉创新型研究成果对光化学和光合成技术的发展具有重要意义。
  • 中国科学家通过红外光上转换实现高效的太阳光合成
    中国科学院大连化学物理研究所发布消息称,该所吴凯丰研究员团队近日在量子点光化学研究中取得重要进展。团队率先实现了低毒性量子点敏化的近红外至可见上转换,并将该体系与有机光催化融合,实现了高效快速的太阳光合成。相关成果发表在《自然-光子学》上。基于太阳光开展能源转化和工业生产,是解决全球能源危机的重要路径之一。太阳光中蕴含着大量的红外光子,红外光到可见光的上转换在能源、医学、国防等诸多领域具有重要意义。比如对太阳能电池而言,上转换能使器件可以有效利用阳光中大量的低能量红外光子,颠覆性地提升太阳能转换效率。然而,近红外光敏剂普遍效率较低或含有贵金属和有毒金属,相对廉价环保的高效近红外光敏剂仍有待开发。据介绍,前期工作中,团队深入系统地研究了量子点敏化有机分子三线态的动力学机制,并探索了这些新机制在光子上转换、有机光合成等领域的初步应用。此次研究中,团队聚焦于铜铟硒(CuInSe2)基近红外量子点,该类量子点相对绿色环保,可用于替代剧毒性的铅基近红外量子点。此外,得益于近红外光子的有效利用和量子点的宽谱吸收特性,该上转换有机催化融合体系可在太阳光下高效快速运行。在室内窗台上几秒内即可实现丙烯酸酯的光诱导聚合。“一个世纪以来,在阳光下进行有机合成是许多科学家的想法,但前期的探索主要局限于利用太阳光中的可见光子。”吴凯丰说,这项研究将太阳能合成的范围扩大到了阳光中丰富的可见光和近红外光子,将有力地推动光合成技术的发展。吴凯丰表示,该工作不仅实现了低毒性量子点敏化的近红外至可见高效上转换,还发展了一种高效快速太阳光合成的新路径。这一交叉创新型研究成果对光化学和光合成技术的发展具有重要意义。
  • 加拿大Spectrafy 太阳光谱辐射仪
    加拿大Spectrafy 太阳光谱辐射仪 加拿大Spectrafy公司是由创始人兼首席执行官理查德?比尔博士成立的,是生产太阳光谱辐射的专业制造商,产品广泛应用于气象、太阳辐射、光伏和科研等领域,是非常优越的产品。 2016年,我公司与加拿大Spectrafy公司建立长期合作伙伴关系,承担中国地区太阳光谱仪的市场推广和技术服务。太阳光谱辐射仪SolarSIM-G1太阳光谱辐射仪SolarSIM-D2
  • 三永发布高准直太阳光模拟器新品
    日本SAN-EI公司推出高准直太阳光模拟器(高平行太阳光模拟器),准直度半角小于0.3度,实现了高准直性测试的各种要求。目前已被国内权威机构采购并使用。AM1.5G /AM0 太阳光光谱;准直接半角0.3度(可定制其他角度);不稳定性2% 均匀性可定制;照射距离可定制;照射角度和方向可定制;创新点:高准直稳态太阳光模拟器,准直度半角小于0.3度,实现了高准直性测试的各种要求。目前已被国内权威机构采购并使用。高准直太阳光模拟器
  • 植物工厂太阳光谱利用新思路
    近日,中国农业科学院农业环境与可持续发展研究所设施植物环境工程创新团队在植物工厂太阳能多光谱高效转换研究方面取得新进展。该研究提出了太阳能分频导光-光热协同转换的植物光谱互补方法,建立了多波长尺度下光与物质相互作用的理论模型,对进一步降低植物工厂能耗具有重要的意义。相关研究成果发表在《能源转换与管理(Energy Conversion and Management)》上。将太阳光传导照明技术应用于植物工厂,可大大降低植物工厂的光源能耗。然而太阳光中只有部分可见光能直接参与作物光合反应过程,剩余光谱则会引起植物工厂内环境温度的升高,增加空调的制冷能耗。该研究团队提出了一种应用于植物工厂的光谱、光强协同优化系统。该系统在为植物传导光合光谱的同时,也可将非光合有效辐射光谱转换为热能进行储存,系统导光与转能的总效率超五成。同时,为了更好的匹配植物工厂光电需求,该研究将进一步与光伏、温差发电等技术相结合,为实现低能耗和可持续的植物工厂发展开辟新路。该研究得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、北京市科技计划等项目资助。原文链接:https://doi.org/10.1016/j.enconman.2022.115788
  • 选购LED光源太阳光模拟器你应该知道的3件事!
    随着可再生能源的快速发展,太阳能光伏产业正在蓬勃成长。为了测试太阳能电池的发电效率,需要使用太阳光模拟器进行室内模拟。LED光源由于具备节能、寿命长等优点,已成为太阳光模拟器的主流灯源之一。但在应用时,LED灯源也存在一些缺点和限制。本文将讨论LED太阳光模拟器在测试钙钛矿太阳能电池时的优劣分析。什么是LED?LED (Light Emitting Diode) 是一种二极管照明装置,它能把电能转换成光能。是由一个半导体材料制成的,当电流流过时可发出光。所发之光的颜色可以是红、黄、绿、蓝或白色,是根据不同的半导体材料而定。优点包括高效率、长寿命、节能省电、可调光、快速发亮,绿色环保。因此,LED已经广泛应用于各种照明、显示器和通信系统等领域。LED (Light Emitting Diode) 光源本身拥有许多优点,其中相当著名的特点如下:高效率:转换能效高,目前研发上可以转换85% 的电能为光能。寿命长:寿命非常长,在结温保持在25度的条件下,通常可以达到10,000 小时以上。节能省电:比传统灯具更省电,能减少80% 的能源消耗。可调光:LED 光源可以调节亮度,可以根据环境需求适当调整。快速发亮:点亮速度非常快,在开关时不需要等待时间。环保:LED 产品不含有毒物质,不会对环境造成危害。将LED作为太阳光模拟器灯源又有什么优点?根据LED灯源的特性,太阳光模拟器制造商通常会强调使用LED灯作为太阳光模拟器灯源有下列7点优势:色温可调:可以根据不同的需求,调整色温,用以模拟不同的日照情况。可控性高:可以根据不同的模拟需求,进行亮度和色温的调整。省电:耗电比传统的灯具灯源更低。环保:LED灯源不含有毒物质,对环境无害。寿命较长:LED光源的宣称寿命非常长,可以标榜可达10,000 小时以上,但前提是结温(Junction Temperature)恒定在25°C的条件下应用广泛:可用于各种植物照明、人工智能研究、光学研究、生物研究、摄影棚照明等领域可以模拟多种天气状态,如晴天,阴天等。但LED灯真的这么好吗?长效寿命的定义与迷思LED寿命是指在特定温度条件与特定电流条件下,维持发光亮度至少70%时间的时间。其计算方式是以发光二极管的发光亮度衰减到剩原始亮度的70%,所需经历的时间为作为衡量标准,然而测试实验通常用多个灯泡为一组的实验中进行,当同组平均一半以上数量的LED灯光亮度衰减到70%的时候,其平均时间就是该LED灯泡群体的平均寿命,但寿命长度实验通常是在特定安排的理想使用环境条件下所量测评估的,例如必须控制温度、电流、环境等。常见的控制条件有在结温(Junction Temperature) 25°C下,2 mA特定电流条件下,进行发光强度与时间的寿命监控等等。换言之,一旦使用的环境条件不符该LED灯在实验室量测标准条件,将会大幅影响寿命。用LED作为光伏用太阳模拟器灯源不好吗?实际缺点与潜在问题理论上,更高的驱动电流会增加光输出。但伴随而来的是会增加耗损功率且在最终造成光输出和效率的损失。此外,较高的温度也会导致LED 的正向电压降低,从而使恒流源的耗损功率更高。因此同样地,LED 的主波长、光输出和正向电压相互影响,如下方所列。 (参考资料: NEWARK )光输出与电参数和热参数之间的关系电、热、光,三种要素均会影响LED 的输出特性。图2.解释了光输出与电参数和热参数之间的关联。容易热衰竭的LED灯--光输出随温度升高而降低据文献指出,AlInGaP 四元LED 对热相当敏感,我们可以从实验中了解,白光 LED 的光通量要保持80%,其结温就必须保持在 100°C 以下。而在琥珀色的LED,输出光通量也明显随着结温的升高而急剧下降。上图为结温与光通量的关系。容易随着温度变脸的LED灯----主波长(颜色变化)随温度变化TJ 增加波长或颜色会偏移,LED的主波长取决于结温,我们可以在下列附表中看到依颜色划分的1瓦高亮度的典型值,表中可很明显发现,琥珀色是相当敏感的,因为它会移动 0.09nm/°C。所以我们假设室内照明的环境情境,室温范围为10 至 40 摄氏度,那么在 30 摄氏度的温度范围内,琥珀色的主波长偏移为2.7 纳米 (40 - 10 * 0.09)。场面越热,LED越Down----正向电压随温度降低使用LED的研究人员不能不知道,当温度升高时,VF 降低 2mV/°C,虽然 LED 串联连接时,因为它驱动恒流,所以VF 变化应该不是一个严重的问题。但是如果LED是并联,VF就会随着温度升高而下降,导致电流增加。随着电流增加,TJ 就随之继续增加,导致 VF 更进一步下降,不断交互影响,直至达到平衡。反之,随着低温 VF 增加,就导致电流下降,这可能使得在恒压操作LED灯的环境下难以获得所需的固定光度。热到不想动的LED----寿命随温度降低LED 的可靠性是结温的直接函数,较高的结温往往会缩短LED 的使用寿命。而IES LM-80-08 是一项标准,规范了LED 制造商和照明制造商如何测试LED 组件,用以确定其随时间推移变化的发光性能。而LED 的 L70 寿命就是定义了LED 输出流明在25°C条件下,从100% 降低到70% 所经历的时间(如下图)。LM-80-08 报告用于预测各种温度和驱动电流操作环境下的LED 流明维持率。下图解释了L70寿命与结温之间的关系。据观察,LED 寿命随着结温的升高而降低,在85°C下,LED 寿命均小于1200小时。(参考资料: MDPI)The attained total radiant flux maintenance results of the mid-power blue LEDs, sorted by case temperature and forward current.LM-80-08 报告:中功率蓝色 LED在各外壳温度与正向电流下的LED 流明维持率。(参考资料: MDPI)
  • 大连化物所实现低毒性量子点近红外上转换与太阳光合成
    近日,大连化物所光电材料动力学研究组(1121组)吴凯丰研究员团队在量子点光化学研究中取得新进展,实现了低毒性量子点敏化的近红外光至可见光的上转换,并将该体系与有机光催化融合,实现了高效快速的太阳光合成。红外光到可见光的上转换在能源、医学、国防等诸多领域具有重要意义。例如,对太阳能电池而言,上转换能使器件有效利用阳光中大量的低能量红外光子,颠覆性地提升太阳能转换效率。在各类上转换技术中,基于有机分子三线态湮灭的光敏化技术可对非相干、非脉冲光源实现上转换,具有较强的实用前景。然而,此前报道的近红外光敏剂普遍效率较低或含有贵金属和有毒金属,相对廉价环保的高效近红外光敏剂仍然有待开发。吴凯丰研究团队一直致力于胶体量子点的超快光物理与光化学研究。在超快光化学领域,团队深入系统研究了量子点敏化有机分子三线态的动力学机制,并探索了这些新机制在光子上转换、有机光合成等领域的初步应用。在这些前期基础之上,团队开发了CuInSe2基量子点,用于替代剧毒性的铅基近红外量子点,实现三线态敏化和近红外上转换。本工作中,团队首先制备了ZnS包覆的Zn掺杂CuInSe2核壳量子点,有效解决了该类量子点缺陷多和稳定性差的难题。团队在量子点表面修饰羧基化的并四苯分子作为三线态受体,并采用红荧烯分子作为湮灭剂,构建了溶液相上转换体系。时间分辨光谱研究表明,该类量子点的光生电子和空穴都会在皮秒尺度被局域在量子点本身的缺陷位点。该局域化电子—空穴对仍然能够在纳秒尺度传递至量子点表面的并四苯分子,高效生成自旋三线态,并进一步传递至溶液中的红荧烯分子,进行三线碰撞湮灭。该体系实现了近红外至黄光的上转换,量子效率高达16.7%。此外,团队进一步将该上转换体系与有机光催化融合,将上转换产生的红荧烯单线态直接用于“原位”有机氧化、还原、光聚合等反应。该设计巧妙避免了上转换光子传播至溶液表面所经历的量子点重吸收损失。此外,得益于近红外光子的有效利用和量子点的宽谱吸收特性,该上转换—有机催化融合体系可在太阳光下高效快速运行。在室内窗台上(光照强度约32 mW cm-2),几秒内即可实现丙烯酸酯的光诱导聚合。该工作不仅实现了低毒性量子点敏化的近红外至可见高效上转换,还发展了一种高效快速太阳光合成的新路径。这一交叉创新型研究成果对光化学和光合成技术的发展具有重要意义。相关成果以“Near-infrared photon upconversion and solar synthesis using lead-free nanocrystals”为题,于近日发表在《自然—光子学》(Nature Photonics)上。该工作的共同第一作者是我所1121组梁文飞、聂成铭博士、杜骏副研究员。上述工作获得了中科院稳定支持基础研究领域青年团队计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金、我所创新基金等项目的支持。
  • 太阳光功率计CEL-NP2000-Sun180正式发布
    CEL-NP2000-Sun180太阳光功率计主要用在户外测量波长范围为300nm~3000nm的太阳光总辐射,可以实现测试太阳光0-180°连续全天候角度下的光功率辐射值,实现全天候测量。太阳光功率计感应面向下可测量反射辐射值,也可用于测量入射到斜面上的太阳辐射,加遮光环可测量散射辐射。CEL-NP2000-Sun180太阳光功率计可广泛应用于户外气象、太阳能利用,太阳光测量,农林业、建筑材料老化及大气环境监测等部门的太阳辐射能量的测量。太阳光功率计由双层石英玻璃罩、感应元件、遮光板、表体、干燥剂等部分组成。双层玻璃罩是为了减少空气对流对辐射表的影响。内罩是为了截断外罩本身的红外辐射而设的。感应元件是太阳光功率计的核心部分,由快速响应的绕线电镀式热电堆组成,感应面涂特种无光黑漆、热结点,当有太阳光照射时温度升高,与另一面的冷结点形成温差电动势、电动势与太阳辐射强度成正比,实现实时的测量。主要技术指标:1.灵敏度:7~14μvw-1m-22.光谱范围:300nm~3000nm3.测量角度:0-180°(全方位)4.测试范围:0~2000Wm-25.年稳定度:≤±2%6.余弦响应:≤±7%(太阳高度角10°时)7.方 位:≤±2%(太阳高度角10°时)8.响应时间:<10s(95%响应)9.非 线 性:不大于±2%10.温度漂移系数:不大于±2%(-10~40℃)11.输出信号 0~20mV
  • 海洋光学发布RaySphere系统用于太阳光模拟器的质量检测
    美国海洋光学(www.oceanopticschina.cn)近日推出一款 RaySphere 光学测量系统,用以测量太阳光模拟器和其他辐射源的绝对辐照度。RaySphere系统可测量从紫外线到近红外光谱(380-1700nm)的不同光谱范围的绝对辐照度(mW/cm2/nm)。下载高清晰图像:http://halmapr.com/oo/RaySphereRelease.jpg (图片说明:海洋光学 RaySphere 系统评估并判定太阳能闪光灯和太阳光模拟器的光谱分布是否合格)作为一种用于验证已安装的太阳能闪光灯输出的工具,RaySphere 特别适用于太阳光模拟器制造商以及研发实验室。太阳光模拟器的闪光可用于目的为根据光谱反应组合细胞像素的光电制造流程、以及目的为测量最终光电效能的光电制造流程。RaySphere 的系统具有必要的精确度和分辨率,以测量和分析闪光器的性能和稳定性,并通过高级的低频抖动方式触发电子设备为闪光测量计时。RaySphere 的刻度经过公认的认证实验室的确认,以确保精确的探测,并使太阳能闪光灯和太阳光模拟器的评估和资格认证符合由 ASTM 和 IEC(IEC60904-9 2007)等标准制定机构制定的标准。两台热电冷却探测器使太阳能闪光灯的光谱分析(380-1700nm)可复验性高且准确。第二种型号的 RayShere 含有一个冷却探测器,以测量最多 1100nm 的光谱。该系统同时包含高级、高速的电子设备,以及直观、强大的软件界面。极少的测量次数可实现在闪光期间,甚至于闪光间隔期间的完整光谱检测。此外,测量还可以由一个快速反应的发光二极管促发。该二极管可在百万分之一秒内通过增加闪光强度而做出反应。关于海洋光学(Ocean Optics)和豪迈(HALMA):总部位于美国佛罗里达州达尼丁市的海洋光学(www.OceanOpticsChina.cn)是世界领先的光传感和光谱技术解决方案提供商,为您提供测量和研究光与物质相互作用的先进技术。海洋光学在亚洲与欧洲设有分部,自1992年以来,在全球范围内共售出了超过150,000套光谱仪。海洋光学拥有庞大的产品线,包括光谱仪、化学传感器、计量仪器、光纤、薄膜和光学元件等等。洋光学的产品在医学和生物研究、环境监测、科学教育、娱乐照明及显示等领域应用广泛,公司隶属英国豪迈集团。创立于1894年的豪迈(HALMA www.halma.cn)是国际安全、健康及传感器技术方面的领军企业,伦敦证券交易所的上市公司,在全球拥有3700多名员工,约40家子公司。豪迈目前在上海、北京、广州、成都和沈阳设有代表处,并且已在中国开设多个工厂和生产基地。
  • “AWS1000太阳光伏环境监测仪”应用于青海公伯峡黄河水电有限公司
    AWS1000太阳光伏环境监测仪 AWS1000太阳光伏环境监测仪是一款高性能的气象监测系统,可测量风向、风速、环境温度、相对湿度、大气压力、雨量、全球水平总辐射、电池板阵列辐射强度仪、组件温度等指标,是一款高性能的环境监测系统。 AWS1000太阳光伏环境监测仪采用荷兰Kipp&Zonen高品质辐射表和美国CSI公司的超稳定数据采集系统,严格满足WMO对于辐射测量精度和稳定性的要求,具备高可靠性、高准确性、易维护、易备份等特点。 2016年8月份,我公司提供的太阳光伏环境监测仪/太阳辐射监测仪中标于黄河公伯峡水力发电有限公司,并于2016年10月9日安装完毕,系统试运行超过15天,系统运行稳定,得到客户认可。 系统测量指标:风向、风速、温度、湿度、气压、雨量、太阳总辐射、组件温度、太阳能供电系统。
  • SolarSIM-G高原太阳光谱辐射仪应用于西藏大学
    2020年11月初,北京博伦经纬公司与西藏大学在西藏珠峰地区、日喀则地区和那区地区安装了三套SolarSIM-G远程高原太阳光谱辐射数据采集系统。
  • 新年新气象—新品UH5700之测定可见光透过率和太阳光透过率
    前言新年新气象,日立推出了新产品UH5700,这是一款台式紫外可见近红外分光光度计,支持液体样品、固体样品透过率、反射率、吸光度的测定,丰富的附件满足多方面测定需求。图1 UH5700实验新软件UH5700使用了新型控制软件UV solutions Plus,操作步骤简单,数据处理功能丰富。图2 软件测定界面测定附件根据JIS R 3106*1测定了玻璃的可见光透过率以及太阳光反射率。使用玻璃滤光片支架附件测定了三种玻璃的透射光谱,附件外观如图所示。*1 JIS R 3106 平板玻璃的透过率、反射率、放射率、太阳能转化率的实验方法图3 玻璃滤光片支架附件详细参数请参考网址:https://www.instrument.com.cn/netshow/sh102446/s924855.htm 样品测定详细数据信息请点击网址:https://www.instrument.com.cn/netshow/sh102446/s924855.htm 总结新的台式紫外可见近红外分光光度计配合新型软件,可以方便快捷的计算出不同玻璃的光谱性能,新的一年将给您的研发领域注入新活力。
  • 我公司为新疆兵团九师170团提供太阳光伏环境监测仪
    2015年4月7日,新疆生产建设兵团发展和改革委员会向第二、四、五、六、七、九、十、十二、十三师发改委下发《兵团发改委关于下达兵团2015年光伏发电项目建设实施方案的通知》兵发改能源发【2015】147号文件。 文件指出:结合来报发电项目请示和2015年度光伏电站建设实施方案,综合2014年项目建设情况、电力市场等因素,对2015年新疆兵团50万千瓦光伏发电规模予以安排。文件要求加强项目管理、加快推进项目前期工作,于4月20日前向新疆发改委报送备案材料,对4月底前仍未完成备案手续的项目取消资格。要求督促项目开工建设,确保7月完成主体工程,早日并网运行。6月底前仍未开工建设的项目要调整方案,不得擅自变更项目投资主体和建设内容。 加强光伏发电项目信息统计报送工作,10月中旬对师年度项目完成情况考核,并网规模未达到50%的,调减下一年度规模指标。对屋顶光伏分布式发电项目及全部自发自用的地面分布式项目,兵团发改委随时受理备案。认真规划2016年光伏发电建设实施方案,11月底上报新疆发改委。 2015年11月,我为公司为新疆兵团九师170团提供一套太阳光伏环境监测仪,主要监测风向、风速、环境温度、相对湿度、气压、总辐射、直接辐射、散射辐射、组件温度等技术指标,为兵团光伏电站提供实时数据监测数据,结合电站的发电量,来完成光伏电站光功率预测评估等功能。
  • 水相中氧化亚铜-锐钛矿异质结上太阳光驱动的5-羟甲基糠醛催化选择氧化
    1.文章信息标题:Sunlight-drivenphotocatalyticoxidationof5-hydroxymethylfurfuraloveracuprousoxide-anataseheterostructureinaqueousphase中文标题:水相中氧化亚铜-锐钛矿异质结上太阳光驱动的5-羟甲基糠醛催化选择氧化页码:AppliedCatalysisB:Environmental320(2023)122006DOI:https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.1220062.文章链接https://doi.org/10.1016/j.apcatb.2022.1220063.期刊信息期刊名:AppliedCatalysisB:EnvironmentalISSN:0926-33732021年影响因子:24.319分区信息:中科院一区Top涉及研究方向:化学4.作者信息第一作者是:云南大学张奇钊;通讯作者:云南大学方文浩。5.光源型号:CEL-HXF300-T3文章简介将5-羟甲基糠醛(HMF)选择氧化为2,5-二甲酰基呋喃(DFF)是糠醛类生物质平台分子转化利用的重要途径之一。DFF是合成糠基生物聚合物、药物中间体、杀菌剂以及荧光剂等的重要单体。传统的热催化氧化技术通常依赖于苛刻的温度和氧压,容易诱发安全和环境隐患。因此,迫切需要开发在温和条件下高效转化HMF为DFF的环境友好型催化体系。于是,光催化氧化技术,因为具有光生空穴和氧气存在下产生的活性氧物种可以在温和条件下驱动该反应的进行而成为科学家们研究的热点。然而现有的金属氧化物光催化剂的制备大部分较为复杂或者以有机试剂(即乙腈、三氟化苯等)作为反应溶剂导致较高的制备成本和环境污染。因此,非常需要低成本、易于制备和易于调节的氧化物催化剂。此外,使用水代替有机溶剂作为反应介质更环保,但对于金属氧化物催化剂来说可能具有很大的挑战性。因为作为副产物的水往往会阻碍正向反应,并且水也可能加剧金属浸出。基于上述研究背景,云南大学化学科学与工程学院方文浩教授课题组通过化学还原沉淀法制备了具有p-n异质结的(Cu2O)x‖TiO2光催化剂,实现了以H2O为反应溶剂,O2作为氧化剂,在无任何添加剂条件下高效利用太阳光催化氧化HMF制DFF。通过调变两种金属的比例和二氧化钛的晶相,深入研究了催化剂能带结构对反应机理的影响。研究发现Cu2O的含量决定HMF的转化率,而TiO2的晶相(即锐钛矿和金红石)影响DFF的选择性。通过清除剂实验研究揭示了空穴(h+)会将HMF深度氧化为CO2,而单线态氧(1O2)能够将HMF选择氧化为DFF。结合莫特肖特基曲线和价带谱数据可以推出半导体的能带结构,由此可得Cu2O的价带位置显然比HMF氧化为DFF的氧化电位更正,但比DFF的氧化电位更负。这表明Cu2O的价带上的光生空穴可以将HMF氧化成DFF,但不能进一步氧化DFF。相反,TiO2的价带位置比DFF的氧化电位更负,因此TiO2价带上的光生空穴能够进一步氧化DFF。p-n异质结的形成不仅抑制了TiO2上羟基自由基(•OH)的产生,而且还促进了O2在Cu2O上活化产生1O2。因此p-n异质结的形成增强了Cu2O的氧化还原能力同时增强了TiO2光利用效率。此外,通过光致发光谱,光电流响应以及电化学阻抗谱表征发现(Cu2O)0.16‖TiO2(A)具有最佳的光生电子和空穴的分离效率以及最佳的电荷迁移效率。与此相对应的,(Cu2O)0.16‖TiO2(A)催化剂在水相、35℃、10mLmin-1O2和模拟太阳光下的温和条件下(如图1所示),产生64.5mggcatal.-1h-1的DFF生成速率。这是目前文献报道的以水为反应介质金属氧化物光催化剂上取得的最佳结果。此外,该催化剂可直接在太阳光和空气下工作,且多次循环使用未见失活。该工作通过一系列的光电性质与形貌表征,深入揭示了异质结催化剂中两种半导体间的强相互作用。研究了在光催化反应过程中光生空穴与各个活性氧物种的作用。并通过能带结构解释了晶相与催化活性的构效关联问题。期望本研究建立的反应选择性和能带结构之间的关系可以应用于其他异质结光催化体系。
  • 蓝菲光学成功交付研究所HELIOS® 太阳光积分球均匀光源
    某研究所需要一套能在高色温下输出高亮度的均匀光源。输出将通过准直器发送,以模拟太阳光进行某些测试程序。该系统将与其他单元一起在光学平台上使用,从而要求设备紧凑。蓝菲光学的标准HELIOS系统可满足客户对光谱输出和均匀性的要求。为了使系统能够与光学平台匹配紧凑,需要对产品进行设计更新,产品特点:大功率氙灯光源,在6,000K时亮度输出在100,000 lux以上具有可在3,000K下输出50,000 lux的QTH光源每个灯都装有可变衰减器,可连续调节带有自动快门的光谱仪带有快门和滤光片轮的硅探测器,包括光度学和900 nm带通滤光片定制的泡沫开口端盖可连接到其他光学元件,而不会损失光或污损设备标准的HELIOS(蓝菲光学)尺寸为14 x 28 x 23英寸,但是客户需要更紧凑的配置。 Labsphere(蓝菲光学)能够重新排列组件,使所有组件都能放在17 x 18 x 28英寸的框架中。尽管比标准的HELIOS系统小很多,该系统仍能满足亮度和极高的均匀性要求,从而保证测量的准确性和可靠性。特点结构紧凑,客户能够将Labsphere(蓝菲光学)的系统集成到他们的测试配置中;后半球没有开口孔,在积分球的背面创建了一个宽阔的无缝区域,以实现完美的均匀性;泡沫开口端盖使客户可以轻松地将准直仪连接到积分球上,而不会影响其数据的准确性;宽光谱控制和可用性,可通过Labsphere(蓝菲光学)的HELIOSense软件轻松调整光谱辐射度,色温和波长分布;精确可调的光源使用户可以在任何光照水平下(高达太阳光直射水平)进行测试。同时使用卤钨灯和氙灯时的光源均匀性光谱均匀性均匀性99.07%非均匀性偏差0.25%角度均匀性y均匀性97.93%非均匀性偏差0.44%灯信息安装灯泡色温(K) 照度(lux) 只有卤钨灯305041,790只有氙灯6372160,000同时安装两个灯5335205,000
  • 光纤阵列太阳光学望远镜(FASOT)取得科学和技术关键进展
    通过对光纤阵列太阳光学望远镜(FASOT)原理样机在2013年加蓬日全食期间取得的观测资料处理和分析,中国科学院云南天文台FASOT团组在弱偏振信号测量方面取得了科学和技术两项关键性进展,为正在研制的第一和第二代FASOT以及未来的大型日冕仪COMPASS打下了坚实的基础。常规获取太阳大气中磁场矢量三维结构精确信息的成功与否很大程度上取决于仪器对弱磁场产生的弱偏振信号的感知(灵敏度)和精确测量(准确度)能力。因此弱偏振信号的灵敏且精准探测成为FASOT的关键技术。法国天文学家Donati等人于1990年(Astronomy and Astrophysics,1990,232,L1)首创了偏振光学开关技术来降低偏振测量噪声。这项技术通过交换由偏振分析器出射的双光束偏振态来最大程度降低影响偏振测量灵敏度和精确度的因素。屈中权等人在2017年(Solar Physics, 2017,292:37)提出了简化偏振光学开关(RPOS)技术方法。它不再需要在常规偏振观测时在每个偏振调制态都进行双光束偏振态互换,只需进行一组可以将望远镜各光路以及此时视宁度等消光信息精确传递下去的偏振光学开关模式的测量,将其与常规偏振观测数据进行交叉对比就可提高偏振测量的灵敏度和准确度。这也确定了新的观测模式以及简化了偏振分析器结构。在12月1日发表的题目为“由日食偏振光谱测量揭示的太阳高层大气的复杂性”论文(the Astrophysical Journal, 2022, 940:150)中,研究人员对5种实现RPOS的方法产生的结果进行了精确度的检验。这一技术不仅克服了传统偏振光学开关的三大缺点(时间分辨率低,存储空间大,结构复杂),还提高了测量的灵敏度和工作效率。通过2013年加蓬日全食观测,FASOT原理样机在国际上首次同时获得同一视场内516-532nm波段中日冕、过渡区和色球发射谱线的辐射强度I和归一化的线偏振光谱Q/I观测资料(见附图)。应用以上技术,分析了这些形成于不同高度的谱线I和Q/I空间和色散方向的分布特征,发现不同谱线线偏振面旋转速率不一致,在不同空间点会产生超过一个量级的偏振大小变化,日冕禁线与其他谱线的偏振存在很大的差别,Q/I轮廓呈现多样性。在对这些现象做出相应的解释之后得出结论:高光谱分辨率和对两条或者以上的谱线同时进行全斯托克斯光谱测量成为日冕磁场矢量测量仪器如COMPASS必备的功能。该工作得到国家基金委国家重大科研仪器研制项目11527804与国家基金委和中国科学院天文联合基金重点项目U1931206支持。论文链接图1.谱线强度和归一化线偏振强度随高度的变化
  • 发布Spectrafy SolarSIM-ALB 太阳光谱反照率仪新品
    Spectrafy SolarSIM-ALB 太阳光谱反照率仪SolarSIM-ALB是加拿大Spectrafy公司于2020年3月份推出的新产品,SolarSIM-ALB提供反照率光谱测量的新标准。SolarSIM-ALB由两个背靠背的A类SolarSIM-G传感器组成,是wei一能够同时测量宽光谱和反照率光谱的传感器。SolarSIM-G采用硅和InGaAs光电二极管,加上硬膜滤光片,可以精确地测量几个窄波段的全球太阳辐射光谱和反射光谱。SolarSIM-ALB 配备专用 的 分析 软件然 ,通过测量可以精确地解决总辐射光谱和反照率光谱。标准的SolarSIM-G数据输出,如GHI、光谱辐照度和PV光谱校正因子,可用于下面和上面辐照度监测 。 一体设计全球wei一一个测量太阳总辐射光谱和反照率光谱的仪器,提供数字输出接口 安装简单容易安装 ,维护少 。模块化设计,便于维护和校准。自动PV校正因子。 准确&可靠光谱测量技术开启了新的测量标准。SolarSIM-G采用高质量的光学元件和电子组件,确保多年后的数据稳定和准确的性能。 SolarSIM-ALB应用包括太阳能资源评估、光伏面板开发、认证和O&M、农业监测、紫外线指数测量、材料测试,甚至多光谱和高光谱成像。技术指标:ISO标准等级次基准( Secondary Standard)ISO 9060:2018 标准 Class AISO 9060:2018 子类分类 “平坦频谱”兼容阳光ISO 9060:2018 子类分类 “ 快速响应 ” 可选总光谱辐射仪光谱选择280~1200nm1200~4000 nm 280~4000 nm光谱分辨率(FWHM) 1 nm波长精度 ± 0.1 nm光谱测量不确定度 5% ± 0.05 W/m 2 per wavelength温度依赖性 0.1%零点偏移 (A和B)无响应时间 (95%) 0. 7s (0.4s optional)非稳定性(年变化) 0.2%非线性 0.3%光谱误差 0.5%温度响应 0.1%方向/余弦响应 10 W/㎡倾斜 响应无校准不确定度1.1%视角上180o, 下170o电源/功耗12VDC;2W曝光时间 1 msMax采样频率 1 Hz尺寸和重量132 x 132 x 250 mm;2.4kg线缆标配10m信号输出两线制RS485、直接到电脑、串口太网或数据记录仪工作温度-30~+65℃;0~99.99%RH序号型号备注1SolarSIM-ALB SolarSIM-ALB sensor hardware with 10m RS-485communication cable.3SolarSIM-ALB-SGlobal spectral irradiance measurement option forthe SolarSIM-ALB (280 - 1200nm)4SolarSIM-ALB-S+ Global spectral irradiance measurement option forthe SolarSIM-ALB (1200 - 4000nm) 2COMBOX A USB/RS-485 interface box necessary to connect the SolarSIM-G directly to a laptop/PC. 创新点:SolarSIM-G采用硅和InGaAs光电二极管,加上硬膜滤光片,可以精确地测量几个窄波段的全球太阳辐射光谱和反射光谱。SolarSIM-ALB 配备专用的分析软件,通过测量可以精确地解决总辐射光谱和反照率光谱。标准的SolarSIM-G数据输出,如GHI、光谱辐照度和PV光谱校正因子,可用于下面和上面辐照度监测 。Spectrafy SolarSIM-ALB 太阳光谱反照率仪
  • ACP 陕科大陈庆彩课题组:太阳光照射条件下大气PM2.5的光化学反应特征和机理研究 | 前沿用户报道
    供稿:陈庆彩成果简介近日,陕西科技大学陈庆彩教授课题组,以关中地区大气污染治理中的不确定性环境因素为背景,探讨了西安市大气pm2.5在太阳光照射条件下的光化学反应特征和机理,确认太阳光光照可以增加大气pm2.5中的发色团的氧化状态,并影响它们的光化学反应活性。相关成果以《photodegradationof atmospheric chromophores: changes in oxidation state and photochemicalreactivity》为题发表在atmospheric chemistry and physics上。背景介绍大气气溶胶中存在具有吸光能力且可以促进光化学反应的发色团有机物质(棕碳,brc),从而对全球气候和大气环境质量具有潜在重大影响。目前对于大气颗粒物中brc的研究主要集中在光学特征的研究,对于其光化学反应特征研究则相对较少。发色团有机物质光化学反应特征表现在,在太阳光照射下,发色团发生光激发反应,驱动一系列活性氧物质(ros)的产生,进而对气溶胶中多相化学反应产生潜在影响。本研究试图探明com光降解对气溶胶中碳质组成、光学性质、荧光团组成和光化学反应的潜在影响。图文导读太阳光光照可以增加大气pm2.5中的发色团的氧化状态,并影响它们的光化学反应活性。具体如下:(1)光降解对气溶胶样品碳组分产生了显著影响。在poa中,水溶性和甲醇可溶性有机碳(wsoc和msoc)分别下降了22.1%和3.5%。结果表明, wsoc比msoc更容易被光降解。在环境pm中,wsoc几乎没有变化,msoc下降18.2%,与poa形成对比。poa是新鲜的,但环境pm经历了长期的气溶胶老化。结果表明,在环境pm中wsom发生光降解和矿化后,有机物(om)得到了充分的光降解,而高分子量的msoc不能被充分的光降解,因此在实验室中仍在进行光降解。不同阶段的oc比例下降趋势相似表明环境pm中不同分子量的om可能具有相似的光降解能力且光降解后om的分子量基本不变。图:光降解前后碳含量和组成的变化,∗和∗∗分别表示在0.1和0.01水平上的显著差异。(2)光降解对气溶胶样品光学性质产生了显著影响。光降解后,com的吸收系数和总荧光体积(tfv)均显著降低,说明com发生了光漂白。在poa中,tfv平均下降75%,wsom和msom的tfv的下降有显著的相似之处。燃烧木材的com的tfv仅下降了9%,而燃烧木材样品的msom的荧光体积几乎没有变化。这主要有两个原因:一方面,在燃烧木材的样品中,只产生少量的甲醇溶性om。另一方面,甲醇溶性木材燃烧com难以光降解。此外,荧光团的光降解还取决于光化学环境,如溶液ph、盐度、温度。因此,我们认为燃烧木材的com的光降解在很大程度上取决于光降解环境。在环境pm中tfv的衰减速率常数低于在poa中的衰减速率常数。在环境pm中,msom的tfv下降了79%,而wsom下降了27%。结果表明,在环境pm中,msom比wsom更容易被光降解。图:光降解过程中光吸收和荧光强度的变化。图(a)光吸收,散射图显示了350nm处的吸收系数;图(b)和图(c)分别显示了在poa和环境pm样品中荧光体积的衰减曲线。(3)光解改变了气溶胶样品中发色团含量和组成。结合水溶性和甲醇溶性样品建立parafac模型,以说明荧光团在wsom和msom中的分布。我们发现了四个荧光团,c1和c2的荧光峰出现在(ex./em.= 224/434 nm)和(ex./em. = 245/402 nm),分别与高氧化和低氧化的hulis相似。c3和c4的峰出现在(ex./em. = 220/354 nm)和(ex./em = 277/329 nm),这两个荧光团是蛋白质类有机物(plom-1和plom-2)。在光降解过程中,荧光团的含量发生显著变化。在poa的wsom中,高氧化的hulis(c1)相对含量增加了63.0%,低氧化的hulis (c2)相对含量减少了88.0%。比例变化表明,由于光氧化作用,低氧化的hulis (c2)可能转化为高氧化的hulis (c1)。plom(c3和c4)下降19.7%,表明c3和c4可被光降解。在poa的msom中,高氧化态hulis(c1)的含量增加了17.5%,这是由于光诱导的二次反应。在环境pm的wsom中,高氧化的hulis(c1)含量增加了6.9倍,低氧化的hulis (c2)含量减少了40.2%,其变化与poa相似。因此,高氧化hulis可用于跟踪气溶胶光老化程度。图:样品光降解前后生成1o2的变化:(a) poa和(b)环境pm。(4)光降解对气溶胶光化学反应活性有显著影响。通过3com∗和1o2的产率定量分析了光降解对光化学反应的影响。在环境pm中,光解样品对tmp的消耗速率常数(ktmp)比原始样品平均下降11%,相反,在poa中,光降解后ktmp平均增加75%。在光降解后,不同气溶胶中的三线态生成保持不变或增加。com可以产生三线态,并进一步产生1o2。1o2的产率在环境pm和poa中都下降表明com的光降解对光化学反应有抑制作用。在poa中,在光激发前,原始样品和光解样品中都很少有1o2;在黑暗60min后,原始样品和光解样品都产生了1o2,说明在poa中没有光激发也可以产生1o2,原始样品中1o2含量高于光解样品;经过60min的光激发后,与未经过光激发的样品相比,原始样品和光解样品中1o2的含量都增加了3倍。原始样品中1o2的含量也高于光解样品(高出42%),证明了com光降解对1o2的生成有抑制作用。当三线态被山梨酸淬灭时,1o2的含量几乎没有变化,表明低能量的3com∗可能是poa中1o2的主要前体且com光降解并不改变poa中低能量3com∗产生1o2的机制。在环境pm中,与poa中相似,在光激发前,原始样品和光解样品中1o2的含量非常低。而黑暗60 min后与poa不同1o2含量几乎没有变化表明如果没有光激发,在环境pm中不可能产生1o2。当三线态被山梨酸淬灭时不生成1o2,表明1o2的前体被淬灭,环境pm中1o2主要由高能3com∗产生。horiba aqualog 同步吸收-三维荧光光谱仪大气颗粒物中的发色团物质组分复杂,基于horiba aqualog 同步吸收-三维荧光光谱仪,使用a-teem方法可以有效鉴定和识别多种简单发色团类型,并能够提供构建光化学反应活性之间的结构-活性之间的关系,对于揭示具体种类发色团产生了光化学反应提供了重要方法途径。如果您对上述产品感兴趣,欢迎扫描二维码留言,我们的工程师将会及时为您答疑解惑。 研究总结研究发现,经过7天的光降解,com的荧光强度和吸收系数分别降低了71%和32%。光降解对发色团的化学成分和气溶胶老化程度有影响,低氧化的腐殖质类物质(hulis)通过光氧化转化为高氧化的hulis。光降解也会改变光化学反应能力,在一次有机气溶胶(poa)和环境颗粒物(pm)中,光降解对光化学反应的影响是相反的,在环境pm中,光降解后三线态com (3com∗)的生成略有减少,但在poa中,3com∗的生成增加。然而,在poa和环境pm中,单线态氧(1o2)的生成都明显减少,这可能与1o2前体的光降解有关。关于气溶胶中com光降解的新认识,增加了研究与光化学和气溶胶老化相关的溶解性有机物(dom)的重要性。这项研究将有助于更好地了解com光解特性以及com光降解对气溶胶老化的影响。文献信息photodegradation of atmospheric chromophores: changes inoxidation state and photochemical reactivity文章署名作者:牟臻、陈庆彩*、张立欣、关东杰、李豪文章链接:https://doi.org/10.5194/acp-21-11581-2021扫码查看文献陈庆彩教授基本简介陈庆彩,教授、博导,陕西科技大学大气污染与控制研究团队负责人。毕业于名古屋大学,主要从事区域大气污染与控制、大气pm2.5健康效应等相关科研工作。入选陕西省“百人计划”、获陕西省青年科技新星称号、陕西省高校自然科学奖、日本大气化学学会奖、bruker和horiba企业科技奖、政府生态建设专家、名古屋大学特邀教员,担任environmental advances/research等期刊编辑/编委。主持国家和省部级课题6项,以第一或通讯作者发表学术论文40余篇,包括领域顶级期刊es&t论文8篇,授权国家专利和软著12项。
  • 全光谱太阳能电池诞生可吸收所有波长阳光
    英国《工程师》网站近日报道,美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室的研究人员已经研制出了一种廉价的太阳能电池,可以响应几乎所有太阳光谱。科学家称,开发的多波段光电设备是基于砷镓氮化物,这样制成的是一种简单的太阳能电池,很容易制备。  在该项目中,研究人员使用了砷镓氮化物,其成分类似于最普通的半导体:砷化镓。据介绍,将砷替换为氮是全光谱太阳能电池的关键一步。经过过去10年的努力,该实验室成功研发了一种频带反交叉模型,用于全光谱太阳能电池的研发。经过多次的试验之后,研究人员确定了最理想的合金组合,并计算出了各种金属在合金中的精确比例。试验证明,利用该方法制备全光谱太阳能电池很简单,使用有机金属化学气相沉积法就行,这是半导体产业最常见的制造技术之一,因此生产成本较低。
  • 爱美的你知道防晒霜对阳光中紫外线防护的具体意义吗?
    紫外线是隐形杀手,具有极强的破坏性,尤其对生物的细胞结构产生较大损伤,如果过度照射会造成皮肤癌等多种皮肤问题 太阳光中除了可见光外,还有大约1%的紫外光。其中波长为290nm以下的短波紫外线被高空中的臭氧层所吸收,只有波长为290--400nm的紫外线能够照射到地面,这就是太阳光中可能伤害皮肤的主要射线。目前是针对紫外线防晒的产品很多,防晒霜可谓是最为常见的一种,那么他们有是如何用起到作用的?  防晒霜能对皮肤起防晒作用,主要是其中添加了一些能阻挡紫外线作用的成分,当阳光照射到皮肤上,有些成分就能遮挡住紫外线,使紫外线散射,从而避免紫外线导致的危害。一般化妆品中的无机盐如二氧化钛、滑石粉和高岭土等就是紫外线散射剂。另外还有些物质能吸收紫外线,将其转变成热能或无害的长波辐射,同样也可以降低紫外线的损伤力,起到保护皮肤的作用,这就是所谓的紫外线吸收剂。  防晒用品的防晒能力可以用防晒系数SPF来表示,SPF值的计算方法是:假设在某段时间内紫外线的强度是一个恒定值,一个没有任何防晒措施的人暴露在阳光下经过曲后皮肤会变红,当他采用SPF值为n的防晒品,用量2mg/cm2时,在n×卫小时的时间后他的皮肤才会变红。  中波紫外线(UVB),波长在275--320nm之间,又称为中波红斑效应紫外线。UVB紫外线对人体具有红斑作用,太阳光中的UVB它可到达真皮层,晒伤皮肤,导致皮肤脱皮、红斑、晒黑等现象,故而SPF是防晒用品对阳光中的UVB的防御能力指数。因为太阳光中能够照射到地球上的紫外线波长大于290nm,所以本文测量的是各种防晒霜在波长290--320nm范围内的透光率。  资料来源:http://www.kzwxcsy.com/  标准集团(香港)有限公司
  • ‘阳光动力2号’来了,你对太阳能材料了解多少?
    2015年3月29日,阳光动力官方微博发布消息称,&ldquo 今早5点,&lsquo 阳光动力2号&rsquo 的飞行员之一贝特朗· 皮卡尔将驾机从缅甸曼德勒前往重庆。预计到达重庆江北机场时间为明天凌晨1点。&rdquo 随后,飞机将于当天继续飞往南京,预计到达时间为3月31日夜里或4月1日凌晨。 重庆是&lsquo 阳光动力2号&rsquo 的这次环球之旅一个目的地,&lsquo 阳光动力2号&rsquo 的此次旅程温差极大,从-41摄氏度~50摄氏度,飞行高度也有9000米,超越珠穆朗玛峰。是什么保障他们安全飞行?这就要把目光投向飞机的材料,比如光伏电池、碳纤维及其他新型材料。 在此,我们主要关注太阳能电池。制作太阳能电池主要是以半导体材料为基础,其工作原理是利用光电材料吸收光能后发生光电于转换反应,根据所用材料的不同,太阳能电池材料可分为:1、硅太阳能电池材料;2、以无机盐如砷化镓III-V化合物、硫化镉、铜铟硒等多元化合物为材料的电池;3、功能高分子材料制备的大阳能电池;4、纳米晶材料太阳能电池等。 如何针对太阳能电池及其他材料进行检测呢?2015年4月14日下午14:00,安捷伦公司分子光谱应用工程师张晓丹将通过仪器信息网网络讲堂在线为大家讲解针对太阳能材料检测领域的整体解决方案,涉及太阳能电池盖片、EVA膜透过率测试、镀膜测试、能隙测定等。 预了解更多内容,请扫描二维码报名。 本次会议报名及参会均不收取费用,欢迎想太阳能材料检测领域技术信息的网友报名。
  • Fluxim发布多通道太阳能电池稳定性测量系统新品
    多通道太阳能电池稳定性测试系统整合了AAA级稳态LED太阳光模拟器和56通道的独立测试单元,配合光强稳定反馈控制系统和光谱调节功能,同时密闭的腔室可对样品的温度、湿度等进行控制,达到ISOS测试要求,从而对太阳能电池的长时间稳定性进行准确的测量与分析。 主要特点: * 集成了A++AA+级/AAA级稳态LED太阳光模拟器; * 寿命超过10000小时的LED灯; * A++级/A级光谱,并可根据应用调节; * 光强稳定性反馈控制系统; * 多达56通道的多路数据采集系统; * 高精度JV和稳定性测量; * 最大功率点追踪,Voc和Jsc每个通道独立选择; * 扫描电压±10V; * 最大电路50mA/通道; * 温度控制范围RT~150℃; * 测试环境控制(氧气、湿度度);创新点:1)多达56通道测试;2)整合3A级LED太阳光模拟器3)温度、湿度和光照强度控制4)长时间太阳能电池稳定性测试5)LED灯泡长寿命,A级或A+级光谱6)自动化程序控制多通道太阳能电池稳定性测量系统
  • 危险激光“玩具”网上现身 强度超阳光1000倍
    据外媒报道,一种类似星球大战中的激光剑的玩具在互联网上销售,引起了大家的注意。  据称,这种所谓的“玩具”叫做便携式激光器,它产生的激光是所有激光类型中最危险的,强度能达到太阳光的1000倍,不仅可以融化肌肤,致人失明,还能导致癌症。同时,它还可以融化塑料,点着香烟,在45英里之外开启都可以让飞行员眩晕。  清洗视觉服务项目负责人约翰• 科尔顿称:“这种激光器太吓人了。如果使用不当,后果不堪设想。无论如何,这种东西都不应该在网上买卖。”  科尔顿还表示,这种危险性也许正刺激了买家的购买欲望。网上一位订货的买主称:“我刚预定了一个。我要把它放在我的枪盒中,因为它就跟手枪一样危险。”  虽然这种激光“玩具”威力巨大,但是贸易标准负责人克里斯丁• 赫姆斯特却无法阻止英国人从网上进行购买。他表示:“我们很关注这种产品的销售,它应该只用于工业。因为这种激光器是由国外制造,所以我们无法阻止他们在网上的交易。
  • 科学家研发出基于光纤的三维隐蔽型太阳能电池
    可再生能源和绿色能源是驱动未来经济发展的动力。作为重要的可持续能源技术之一,太阳能电池将成为主要能源以满足全球对能源的需求。在各类太阳能电池中,染料太阳能电池以其较高的性价比而得到了广泛应用。  传统的染料太阳能电池利用纳米颗粒和纳米线来提高其光电转换效率。然而这些都是基于二维的平面结构,从而限制了此类光电池效率的进一步提高。美国佐治亚理工学院(Georgia Institute of Technology)王中林教授领导的研究小组研制开发出纳米和光纤技术相结合的三维染料太阳能电池。其独特的三维结构大大提高了同类太阳能电池的光电转换效率。这一最新成果近期发表在德国《应用化学》(Angewandte Chemie) 上。  王中林教授,魏亚光博士和研究生本杰明温超布将太阳能电池结构和光纤技术结合在一起,利用纳米结构实现了三维光电池的设计。光纤和纳米线混合结构的三维染料太阳能电池主体结构包括光纤和垂直生长于光纤表面的氧化锌纳米线阵列(如图所示)。太阳光从光纤一端延轴向入射并传播。三维太阳能电池的核心设计思想在于入射光在光纤内传播过程中多次反射。每一次反射过程中,入射光会通过氧化锌纳米线与其表面附着的染料相互作用。多次反射增加了入射光子与纳米线表面的染料相互作用的次数,从而大大增加了对光线的吸收以及光电子的输运效率。实验结果表明,对于同一个三维染料太阳能电池,相对于光线照射在光纤侧壁,光线延轴向传播将太阳能电池的能量转换效率提高了六倍。在一个太阳(AM 1.5)光照下,基于氧化锌纳米线的三维染料太阳能电池的光电转换效率达到3.3%。这一效率比此前报道的同类型二维染料太阳能电池的最高效率高出120%,比使用带有二氧化钛薄膜涂层的氧化锌纳米线的染料太阳能电池效率高出47%。  新型的三维染料太阳能电池在科研和实际应用中具有以下突出特点。从物理学的角度来看,以纳米线为基础的二维染料太阳能电池的表面面积较小,从而限制了染料的加载和对太阳光的吸收。增加纳米线的长度可以增大表面积,但纳米线的长度受到材料制备和电子扩散长度的限制。三维染料太阳能电池的独特结构克服了上述困难:入射太阳光在光纤内多次反射,在不增加电子输运距离的情况下多次与纳米线表面的染料相互作用,大大增加了对光线的吸收以及光电子的输运效率。在应用上,三维染料太阳能电池具有以下主要优点:首先,光纤的使用使得太阳能电池得以远程工作和具有高移动性。它可以工作在太阳光无法到达的地层和海洋深处 其次,三维染料太阳能电池可以有更小的尺寸,更高的效率,更大的流动性,更可靠的设计,更灵活的形状,并有可能降低生产成本 第三,三维染料太阳能电池可以在不同的光强下有效工作,具有较高的动态工作范围。此研究成果为设计使用光纤和有机、无机材料混合结构的三维高效多功能太阳能电池开辟了崭新方法和思路。  光纤和纳米线混合结构的三维染料太阳能电池结构和基本工作原理示意图。A)三维染料太阳能电池包括光纤和垂直生长于光纤表面的氧化锌纳米线阵列。图中上半部为传统光纤用于光线的远程传输,下半部为太阳能电池用于光电转换。B) 三维染料太阳能电池的细节结构。
  • 钙钛矿太阳能电池研究的前8种需要仪器:在科学期刊上发表文章的全面指南(上)
    对于希望在重要科学期刊上发表的钙钛矿太阳能电池研究者来说,某些仪器对于生成高质量、可发表的数据至关重要。以下是列出这些关键仪器的表格:1. 钙钛矿太阳能电池研究的太阳光模拟器1.1 什么是太阳光模拟器?定义:太阳能模拟器是一种人工光源,模拟自然阳光的光谱功率分布、强度和其他特性。它主要用于需要受控且一致的阳光条件的研究和测试环境。类型:有各种类型的太阳能模拟器,如稳态和脉冲型,主要差异在于它们提供光的方式(持续或短暂爆发)。1.2 钙钛矿太阳能电池研究中的重要性测试和特性分析:太阳光模拟器在评估钙钛矿太阳能电池性能中至关重要。他们提供了一个受控环境来测量效率、稳定性和对不同光强的反应等参数。测试的标准化:使用太阳光模拟器确保了太阳能电池在标准化条件下进行测试,使不同研究和实验室之间的结果比较更容易。1.3 钙钛矿电池太阳光模拟器的关键特性光谱匹配:模拟器的光应尽可能接近太阳光谱,因为电池的性能可能会随着不同波长的变化而变化。辐照度水平:精确控制光强是必要的,因为它会影响电池的功率转换效率和其他指标。均匀性:光的均匀分布对于确保一致和可靠的测试结果至关重要。1.4 挑战复制真实的阳光:可复制阳光的所有方面,包括其可变性,是一项挑战。长期稳定性测试:模拟阳光长期暴露的效果需要模拟器的长时间和一致的运行。1.5 在钙钛矿太阳能电池开发中的应用材料优化:研究人员使用太阳能模拟器测试不同钙钛矿组成对阳光的反应。设备工程:这对于测试钙钛矿太阳能电池的整体设计和架构至关重要。寿命和退化研究:理解这些电池在模拟阳光条件下随时间的退化情况。1.6 未来方向增强的模拟技术:正在进行的进步集中在更好的光谱匹配和包括温度和湿度等环境因素。高通量筛选:在自动化测试设置中使用,以快速评估多种钙钛矿配方。总的来说,太阳能模拟器在钙钛矿太阳能电池研究领域是重要的工具,使科学家能够在模拟真实世界阳光暴露的受控条件下,精确评估和优化这些有前途的材料。2. 钙钛矿太阳能电池研究的I-V曲线跟踪仪在钙钛矿太阳能电池研究中应用I-V曲线跟踪仪是评估和理解这些光伏设备性能特性的基本方面。以下是概述:2.1. 何为I-V曲线跟踪仪?定义:I-V (电流-电压) 曲线跟踪仪是一个用来测量光伏电池电气特性的电子仪器。它绘制出在不同条件下电池上的电流 (I) 与电压 (V) 的关系。功能:它提供了一个图形表示,显示太阳能电池的电流输出如何随电压变化。2.2. 在钙钛矿太阳能电池研究中的重要性性能分析:I-V曲线跟踪仪在钙钛矿太阳能电池研究中的主要用途是分析电池的性能。这包括确定参数,如开路电压(Voc)、短路电流(Isc)、最大功率点和填充因子。效率计算:这些测量对于计算太阳能电池的总体效率至关重要。2.3. 与钙钛矿电池相关的关键特性灵敏度和准确性:由于钙钛矿材料的性质,需要高灵敏度和准确性。动态测试能力:鉴于钙钛矿太阳能电池可能的不稳定性和滞后效应,进行动态I-V测量的能力是需要的。2.4. 挑战和注意事项滞后现象:钙钛矿太阳能电池经常在其I-V曲线中表现出滞后,这可能使得测量和解释其性能变得复杂。环境因素:温度、湿度、光强对钙钛矿太阳能电池I-V特性的影响是一个活跃的研究领域。2.5. 在钙钛矿太阳能电池开发中的应用材料和工艺优化:研究人员使用I-V曲线跟踪仪来测试不同的制造方法、材料和电池结构如何影响电性能。退化研究:通过监测I-V特性随时间的变化,可以研究长期稳定性和在运行条件下的退化。2.6. 进步和未来方向自动化和高通量测试:I-V曲线跟踪技术的进步正在朝向自动化系统发展,允许对多个电池进行高通量测试,加快研发过程。与其他测量技术的整合:将I-V曲线跟踪与其他分析技术,如光致发光或阻抗谱,结合起来,以更全面地理解钙钛矿太阳能电池。在变化环境条件下的实时监控:增强I-V曲线跟踪仪以在变化的光强、温度和湿度等环境条件下监控实时性能,这对于理解钙钛矿太阳能电池在实际条件下的实用性能至关重要。总之,I-V曲线跟踪仪是钙钛矿太阳能电池研究中需要的工具。它为这些电池的电性能和效率提供了关键的见解,帮助研究人员优化材料和工艺,并理解钙钛矿太阳能电池在不同条件下的行为和稳定性。随着钙钛矿太阳能电池背后的技术的发展,I-V曲线跟踪仪在这个激动人心的研究领域中的能力和应用也将随之发展。3. 钙钛矿太阳能电池研究的量子效率测量系统当量子效率(QE)测量系统应用于钙钛矿太阳能电池研究时,是理解和优化这些新型光伏设备的光响应和总体效率的必要工具。以下是其角色和重要性的概述:3.1. 什么是量子效率测量系统?定义:量子效率测量系统是一种用来评估太阳能电池量子效率的仪器。量子效率指的是太阳能电池将光子转化为电子的能力,这对于确定其功率转换效率至关重要。类型:主要有两种 - 内部量子效率 (IQE) 和外部量子效率 (EQE) 测量系统。IQE考虑到电池吸收的光,而EQE测量转化为电子的入射光子的比例。3.2. 在钙钛矿太阳能电池研究中的重要性光响应分析:QE测量提供了关于钙钛矿太阳能电池在不同波长下如何有效地将光转化为电的见解。这对于理解电池在太阳光谱中的性能至关重要。材料和设计优化:通过分析QE数据,研究人员可以优化钙钛矿太阳能电池的材料成分、结构和设计,以提高其效率。3.3. 关键特性和考虑因素光谱范围:广泛的光谱范围对于评估电池在整个太阳光谱中的性能至关重要。准确性和灵敏度:由于钙钛矿电池可能由于其特殊的材料性质而表现出复杂的行为,因此高准确性和灵敏度至关重要。3.4. 钙钛矿电池的QE测量挑战不稳定性和滞后:钙钛矿材料可能表现出不稳定性和滞后效应,这可能影响QE测量的准确性和重复性。环境敏感性:钙钛矿太阳能电池对环境因素如湿度和温度敏感,这可能会影响QE测量。3.5. 在钙钛矿太阳能电池开发中的应用效率基准测试:QE测量是用于将钙钛矿太阳能电池的效率与其他光伏技术进行基准测试的标准方法。损失分析:它有助于识别和量化太阳能电池内部的损失机制,比如非辐射复合损失。层优化:研究人员使用QE数据来优化太阳能电池结构中的各个层,如吸收层、传输层和接触层,以实现更好的光吸收和电子传输。3.6. 进步和未来趋势整合新的测量技术:QE测量系统的进步包括整合其他技术,如时间分辨光致发光,以深入了解载流子的动态。高通量和原位测量:开发更快、更自动化的QE系统,用于高通量筛选材料,以及在制备过程中进行原位实时分析。环境条件模拟:增强QE测量系统的能力,以模拟各种环境条件,使得钙钛矿太阳能电池在实际运行环境中的性能评估更为真实。总之,量子效率测量系统是钙钛矿太阳能电池研究的基础工具。它提供了关于这些电池将光转化为电能的效率的关键见解,指导材料选择、电池设计和工艺优化。随着钙钛矿太阳能电池领域的不断发展,QE测量的作用在推动太阳能电池效率和性能的边界方面仍然至关重要。待续:钙钛矿太阳能电池前8需要仪器:科学期刊发表文章全面指南(中)
  • 中教金源助力----全光谱太阳能光热化学利用研究取得新进展
    北京中教金源科技有限公司是以实验仪器研发和生产的国家ji高新技术企业、中关村高新技术企业,与全国各高校研究所建立了长久紧密的合作关系。公司自成立以来,研究人员采用中教金源的仪器设备,在科研上取得了很大的进展!近期中国科学院工程热物理研究所应用中教金源的光催化系统在全光谱太阳能光热化学利用研究取得新进展,中教金源在此表示最热烈的祝贺! 以下内容摘自中国科学院工程热物理研究所科研进展版块 利用太阳能制取氢气、醇类、氨、烃类等燃料是可再生能源领域的重要研究方向,也是中科院“液态阳光”倡议的主要内容。光热复合催化是近年来新兴的太阳能-燃料转化方式,指热能、光能协同作用下的催化反应,其相对于热化学反应具有温度低的优势,相对于光化学反应具有速率加快的优点,近年来逐渐成为美国、日本、欧盟等国的研究热点。在当前的光热复合催化研究中,主要通过在非聚光的半导体光催化反应中引入电加热,观察反应路径、选择性和产率的变化规律。在分解CO2和水制碳氢燃料方面,相比于室温下的光催化反应,光热复合催化可提高20-40倍反应速率;相比于单纯太阳能热化学,可将反应温度从高于1200℃降低到200-400℃。然而,电加热的光催化反应仍存在以下问题:(1)非聚光太阳能反应器面积较大,电加热温度场与光场难以协同;(2)在太阳能聚光反应器上,输入的光能和热能均具有较高能流密度,常规光催化剂不能对其进行有效利用。  针对上述问题,工程热物理研究所分布式供能与可再生能源实验室设计提出了全光谱太阳能聚光光热复合催化反应器,如图1所示。与以往电加热光催化反应不同,该反应器直接通过氙灯模拟5-30倍聚焦太阳光,照射进反应器内的液固或气固反应床上。反应床内的纳米光热催化剂可将聚光太阳能同时、同地转化为光生载流子和热声子,促进了温度场和光场的协同,不需电加热维持反应温度。该反应器具有提升光热复合反应速率和太阳能-燃料效率的潜力。  在上述研究基础上,进一步合成了具有光热复合作用的等离激元金属负载TiO2纳米催化剂,并在15倍聚光比下开展了甲醇水重整制氢实验研究。负载等离激元金属的TiO2可利用280-780nm紫外-可见太阳光产生光生载流子。同时,红外波段太阳光可在TiO2中激发热声子,在催化剂表面产生80-100℃局域热能,活化反应物分子。实验结果显示,光热复合产氢速率1120mL gcat-1 h-1,相比于只利用紫外光的半导体光催化体系提高了50倍;同等催化剂用量下,与太阳能热化学体系的分解水产氢速率相近,而太阳聚光比有望降低20-30。经过50h重复实验,光热复合催化剂的微观形貌和催化活性保持稳定。  上述工作得到了国家自然科学基金和中国科学院前沿科学重点研究项目的支持,相关研究成果为基于太阳能燃料的可再生能源系统研发提供了一条新的途径。
  • 我国科学家在太阳能海水淡化方面取得重要突破
    p style="text-align: justify "  随着社会发展,淡水资源变得越发匮乏,水资源短缺正成为全球需要共同面对的挑战。光热蒸汽技术以太阳能和海水为原料,为清洁水资源的生产提供了一条路径。然而,传统的块体光热蒸汽技术由于产水效率较低(约40%),难以满足实际需求。/pp style="text-align: justify "  在“纳米科技”重点专项“表面等离激元高效光热转换机理、器件及太阳能热利用”项目支持下,南京大学朱嘉教授团队将氧化铝多孔模板与金属纳米颗粒自组装技术结合,创新性地设计了一种新型吸收体材料,在400nm到10μm波段具有99%的太阳光吸收效率。结合新型界面光热转换设计,将这种材料应用到海水淡化上,光热蒸汽转化效率可达90%,并且水质可以满足WHO的饮用水标准。在此基础上,该团队进一步实现蒸汽焓存储利用和太阳能水电联产,依靠太阳光和自然水源两种地球上最充沛的资源,即可实现洁净水和电的联产。同时,该团队也将界面太阳能蒸汽技术创新性地推广到了污水处理、灭菌等领域,取得了较好的结果。/pp style="text-align: justify "  我国科学家取得的成果,引起了国际学术界和产业界的广泛关注。《科学》杂志以《新的水纯化系统可帮助世界解渴》为题进行专文介绍。这一新型太阳能海水淡化技术显示出广阔的前景,不但可以为贫困、偏远地区提供经济、可行的饮用水方案,也可为海洋、沙漠、军事等特殊地区及应用领域提供小型、便携的供水方案,更有可能为世界性的水资源缺乏问题贡献“中国水方案”。/pp/p
  • 帕克太阳探测器发射升空 开启历时7年的逐日之旅
    p style="text-align: justify " 美东时间8月12日凌晨3时31分,帕克太阳探测器由美国联合发射联盟的Delta-4重型火箭于佛罗里达州卡纳维拉尔角空军基地成功发射升空,开启历时7年的逐日之旅。这将是人造航天器首次抵达恒星大气层。/pp/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201808/insimg/95d0d2d7-10a6-4050-935a-4843bcc1cd83.jpg" title="7Jaj-hhqtawx6152749.jpg"//pp style="text-align: justify "帕克太阳探测器将是人类首次抵达恒星大气层,也是目前人类唯一可以接近的恒星。/pp style="text-align: justify " 美国宇航局消息,Delta-4重型火箭载着帕克太阳探测器于当日成功发射升空。美国宇航局的这颗耗资15亿美元的航天器将成为有史以来距离太阳最近、速度最快的太空探测器。美国宇航局科学任务理事会副主任托马斯· 佐伯琴(Thomas Zurbuchen)表示,这一任务标志着人类首次探访太阳系中的大明星。/pp style="text-align: justify " 帕克太阳探测器预计于2018年11月1日第一次抵达近日点,执行首个探日任务。届时它将飞抵距太阳光球层1500万英里处。科学家最快于12月可收到第一批“太阳信息”。探测器的最后一次探日任务预计于2025年6月执行。这是探测器第24次飞抵近日点,也是该任务最接近太阳的一刻,届时与太阳光球层的距离约600万千米。/pp style="text-align: justify " 帕克太阳探测器任务旨在追踪能量和热量如何通过日冕,探索加速太阳风和太阳能粒子的作用。它携带了四组仪器,可测量电场、磁场,探测太阳风的成分,并拍摄日冕图景。/pp style="text-align: justify " 据《纽约时报》报道,帕克太阳探测器将打破人类有史以来飞行速度最快、最耐高温的人造航天器的纪录。/pp style="text-align: justify " 一方面为接近太阳,科学家将航天器的速度提升至最高速度达每小时50万英里,相当于只需不到一分钟的时间可从芝加哥到北京。另一方面,科学家设计出抵挡高温的隔热罩。它是一块直径2.3米,厚度为11.43厘米的碳-碳复合材料隔热罩,表面附有陶瓷涂层,内部充满碳结构,能将大部分太阳光反射回去。它像一块盾牌,保护着背面的探测器免受太阳高温的辐照加热,并将其温度控制在85华氏度。/pp style="text-align: justify " 在太阳日冕层内,温度最高达到2500华氏度。这是钢的熔化温度。60多年来,科学家一直在寻找如何让航天器不受太阳炙烤的答案。今天,随着热工程技术进步,才有可能实现这趟旅程。目前,距离太阳最近的探测器纪录由20世纪70年代发射的德国太阳神2号探测器保持,距太阳约2700英里。/pp style="text-align: justify " 值得一提的是,这是首个以健在的人物命名的太空任务。现代太阳风和磁重联理论的奠基人、美国科学院院士尤金· 帕克(Eugene Parker)于1958年首次预测太阳风的存在。此次任务将证实帕克的预言。当日,91岁的帕克在空军基地现场观看了发射全程。火箭升空后,他在美国宇航局广播中说:“(这趟旅途)终于开始了!”/pp style="text-align: justify " 此外,帕克太阳探测器贴上了一块铭牌和一枚芯片。铭牌上写着:献给专注于研究太阳和太阳风的尤金· 帕克博士,他的贡献彻底改变了我们对太阳和太阳风的认识。芯片上存储了超过110万公众的名字,将与探测器一起开启逐日之旅。/ppbr//p
  • 我科学家首创宽带隙半导体材料太阳能电池
    日前,厦门大学物理与机电工程学院康俊勇教授课题组研发成功一种新型太阳能电池,即将氧化锌和硒化锌两种宽带隙半导体材料用作太阳能电池,从而大大稳定了太阳能电池的性能并使其寿命延长。这也是国际上首次实现了宽带隙半导体在太阳能电池中的应用。近期,英国皇家化学学会的《材料化学》杂志发表了这一成果,在国际上引起广泛关注。  所谓宽带隙半导体,一般是指室温下带隙大于2.0电子伏特的半导体材料。从物理学上来讲,带隙越宽,其物理化学性质就越稳定,抗辐射性能越好,寿命也越长 但与此相对应,带隙宽的一个缺点是——这种材料对太阳光的吸收较少,光电转换效率低。由于这种“致命性缺陷”,宽带隙半导体材料以往在太阳能电池中不用作发电的关键结构,而仅用作电极。  据介绍,目前,在太阳能电池中,应用较多的是硅太阳能电池,但其寿命有限。针对硅电池“寿命短”的问题,从2005年起,厦门大学半导体光子学中心的专家们将眼光瞄向了具有稳定物理化学性质、抗辐射性能好、“寿命长”的宽带隙半导体,致力于“宽带隙半导体在太阳能电池应用”的研究。  经过深入研究,课题组发现,有两个制约“转化”的瓶颈:一是能否形成光生电流 二是能否提高宽带隙半导体的吸光率。  最让课题组“费脑筋”的是如何让光电子“流动”起来。经过多次实验,课题组决定,选用两种宽带隙半导体材料——氧化锌和硒化锌作为太阳能电池的材料,形成类似于PN结的带阶,让电流“流动”起来。  同时,课题组在提高吸光率上也大“做文章”——“改革”了以往的制备方式,通过控制条件,让两种材料实现共格生长,首次形成新型量子结构,大幅度降低了宽带隙半导体的有效带隙,增加了吸收太阳光的范围。同时,将叠层状的薄膜形式改为一根一根的同轴线形式,每根仅有200纳米。这样一来,吸光面积大幅度增加,吸光率也随之提高。
  • 兰州化物所高熵合金基高温太阳能光谱选择性吸收涂层研究获进展
    高熵合金通常被定义为含有5个以上主元素的固溶体,并且每个元素的摩尔比为5~35%,具有优异的力学、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能,在较多领域展现出发展潜力。中国科学院兰州化学物理研究所环境材料与生态化学研究发展中心副研究员高祥虎、研究员刘刚带领的科研团队,通过组分调控、构型熵优化和结构设计,制备出系列高熵合金基高温太阳能光谱选择性吸收涂层。  前期,研究人员设计出一种由红外反射层铝、高熵合金氮化物、高熵合金氮氧化物和二氧化硅组成的彩色太阳能光谱选择性吸收涂层,其吸收率可达93.5%,发射率低于10%。研究人员发现,单层高熵合金氮化物陶瓷具有良好的本征吸收特性,因此制备出结构简单的涂层。以高熵合金氮化物作为吸收层,SiO2或Si3N4作为减反射层得到的涂层吸收率可达92.8%,发射率低于7%,并可在650°C的真空条件下稳定300小时。  近期,为进一步提升涂层吸收能力,研究人员选用不锈钢作为基底,低氮含量高熵合金薄膜作为主吸收层,高氮含量高熵合金薄膜作为消光干涉层,SiO2、Si3N4、Al2O3作为减反射层,形成了从基底到表面光学常数逐渐递减的结构(图1)。研究通过光学设计软件(CODE)进行优化,利用反应磁控溅射的方法制备,提高了制备效率。涂层吸收率可达96%,热发射率被抑制到低于10%。研究人员通过时域有限差分法(FDTD)研究了涂层光吸收机制。长期热稳定性研究表明,高熵合金氮化物吸收涂层在600°C真空条件下,退火168小时后仍保持良好的光学性能;计算涂层在不同工作温度和聚光比的光热转化效率发现,当工作温度为550°C、聚光比为100时,涂层的光热转化效率可达90.1%。该图层显示出优异的光热转换效率和热稳定性(图2)。  研究人员将吸收涂层沉积在不同基底材料上制备的涂层依然保持优异的光学性能,并在铝箔上实现了涂层的大规模制备。对不同入射角的吸收谱图研究发现,吸收涂层在入射光角度为0-60°的范围内具有良好的吸收率。研究人员模拟太阳光对吸收器表面进行照射,在太阳光照射下,涂层表面的温度超过100℃,表明该材料在界面水蒸发研究领域具有重要应用价值。  相关研究成果发表在Journal of Materials Chemistry A、Solar RRL、Journal of Materiomics上。上述工作开发出兼具优异光学性能和耐高温性能的高温太阳能光谱选择性吸收涂层,拓展了高熵合金在新能源材料领域的功能应用。研究工作得到中科院青年创新促进会、中科院科技服务网络计划区域重点项目和甘肃省重大科技项目的支持。图1.光学模拟结合磁控溅射方法制备太阳能光谱选择性吸收涂层图2.光谱选择性吸收机制和热稳定性研究
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