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太陽能作為一種潔凈和相對易于獲取的能源在未來的動力產(chǎn)品中將占有越來越大的比份。如何發(fā)展高光電能量轉(zhuǎn)換效率、高可靠性和低成本的太陽能電池是目前太陽能利用領(lǐng)域所面臨的關(guān)鍵問題。相對于第一代和第二代太陽能電池(轉(zhuǎn)換效率<<50％)，各國科學(xué)家紛紛研究不同的應(yīng)用于第三代太陽能電池的新材料和新結(jié)構(gòu)，目標(biāo)是使光電轉(zhuǎn)換效率大于5 0％。近年來，一種具有微、納米量級特殊結(jié)構(gòu)的光伏材料成為太陽能電池的研究熱點(diǎn)。利用飛秒脈沖激光在極短的持續(xù)時間內(nèi)激發(fā)出極大的峰值能量，其在硅片的相互作用過程中具有很強(qiáng)的非線性效應(yīng)，聚焦燒蝕硅表面很小的一塊面積，形成規(guī)則排列的微納米結(jié)構(gòu)。這種微納米結(jié)構(gòu)由于表面積增大，對入射光波有很大的吸收，且對光的敏感性提高了數(shù)百倍，這些性質(zhì)對我們提高光電轉(zhuǎn)換效率具有很大的指導(dǎo)意義。這種材料與本底未處理材料的性質(zhì)相比，材料帶隙減小，對光的敏感性提高了數(shù)百倍，這使得其對波長為250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比傳統(tǒng)材質(zhì)的硅的比重低。這些奇特的光電和物理性質(zhì)能進(jìn)一步提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)光吸收效率，激子光量子效率，化學(xué)電勢效率以及填充因子計(jì)算總的光電轉(zhuǎn)換效率，普通硅基太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率只有1 5％，而基于微納結(jié)構(gòu)光伏材料的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率可望達(dá)到50%-60%。 針對國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展在太陽能光伏技術(shù)方面的重大需求，發(fā)展利用超短脈沖激光制備具有優(yōu)異光電轉(zhuǎn)化效率的微納結(jié)構(gòu)光伏材料的新方法，以及通過探測光伏材料中非平衡載流子的能帶結(jié)構(gòu)及微分負(fù)電導(dǎo)等特性，探知光伏材料的光電轉(zhuǎn)換效率，從而篩選出轉(zhuǎn)換效率較高的微納結(jié)構(gòu)光伏材料，最終在發(fā)展新型、高效太陽能電池的新原理和新技術(shù)方面取得創(chuàng)新性突破，為我國研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效第三代光伏電池打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

隨著能源危機(jī)和環(huán)境污染問題的日益嚴(yán)峻，太陽能等綠色可再生能源近年來得到了廣泛關(guān)注。伴隨著光電轉(zhuǎn)換效率的提升和生產(chǎn)成本的下降，太陽能電池愈加凸顯其廣闊的應(yīng)用前景。有機(jī)無機(jī)雜化鉛鹵鈣鈦礦太陽能電池，作為新型太陽能電池的后起之秀，在短短七年內(nèi)，光電轉(zhuǎn)換效率從3.8%迅速增長到22.1%。雖然鈣鈦礦太陽能電池在效率上已經(jīng)取得重大突破，但人們對于鈣鈦礦材料本身的生長機(jī)理以及薄膜形貌的形成機(jī)制研究還需要進(jìn)一步加強(qiáng)，而基于此的研究對鈣鈦礦材料的深入認(rèn)知以及相應(yīng)的光電器件的應(yīng)用具有重大意義。

太陽能光伏光熱聯(lián)用技術(shù)就是將單一的光伏組件和太陽能集熱器有機(jī)結(jié)合起來，光伏組件即作為光電轉(zhuǎn)換裝置，又作為集熱器的吸熱體，同時將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能和電能，從而實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，以提高太陽能的綜合利用率。光伏/光熱集熱器(photovoltaic thermal collector，簡寫為PV/T集熱器)與傳統(tǒng)獨(dú)立的光伏系統(tǒng)和集熱系統(tǒng)相比，具有1、提高了太陽能的綜合利用率；2、它可以共用一些組件，從而降低了系統(tǒng)的成本；3、減少了需要的安裝面積，有利于建筑的美觀。

1. 痛點(diǎn)問題 光伏太陽能發(fā)電是實(shí)現(xiàn)雙碳目標(biāo)的重要途徑。目前主流的光伏發(fā)電技術(shù)采用的是晶硅太陽能電池，但是它仍然存在著多種問題。主要包括效率還有待進(jìn)一步提高；光電轉(zhuǎn)換效率受光照強(qiáng)度影響大（光照較弱的時候幾乎不發(fā)電）；有傾斜角要求不適合用于立面；不便用于需要透光的場合如窗戶等。 2. 解決方案 鈣鈦礦太陽能電池是新一代光伏發(fā)電技術(shù)的典型代表。鈣鈦礦是一類帶隙可調(diào)的材料，因而可以用來制備效率更高的疊層太陽能電池。作為直接帶隙材料，鈣鈦礦光吸收系數(shù)高，光電轉(zhuǎn)換效率不受光照強(qiáng)度影響，而且可以利用散射光發(fā)電，因此鈣鈦礦太陽能電池安裝沒有傾斜角要求。此外，還可以制備半透明的鈣鈦礦太陽能電池?；阝}鈦礦太陽能電池的這些特點(diǎn)，可以開發(fā)多種形式的太陽能電池新應(yīng)用場景。本實(shí)驗(yàn)室開發(fā)了真空蒸發(fā)制備高效率鈣鈦礦太陽能電池的新工藝，并且通過多種方法大幅度提高了鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性，結(jié)合鈣鈦礦太陽能電池的特點(diǎn)可開發(fā)多種應(yīng)用場景的太陽能光伏電池產(chǎn)品。 合作需求 可行的需求包括： 1、中試驗(yàn)證和連續(xù)化生產(chǎn)線需要場地約800平方米，購置相關(guān)的設(shè)備需要資金約2000萬元。 2、從事光伏發(fā)電和清潔能源相關(guān)的企業(yè)，可開展合作技術(shù)開發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓。

該成果可更細(xì)致的反應(yīng)光伏組件戶外輸出性能，所研制的光伏組件戶外特性測試平臺，使光伏組件長期工作于戶外環(huán)境下，實(shí)時監(jiān)測其輸出特性，并積累測量數(shù)據(jù)，以評估組件長期工作于戶外環(huán)境下的輸出性能，便于電站設(shè)計(jì)人員針對具體環(huán)境，選用更合理的光伏組件建設(shè)光伏系統(tǒng)。也為組件生產(chǎn)商和科研實(shí)驗(yàn)工作提供了更好的保障與技術(shù)支持。

成果簡介本逆變器可以將太陽能電池組件接收到的太陽輻照能量逆變成和電網(wǎng)同頻同相的正弦交流電直接并入到電網(wǎng)， 具體分為單相和三相兩種逆變器。 逆變器具有最大功率點(diǎn)跟蹤、 反孤島效應(yīng)功能以及完善的保護(hù)功能。成熟程度和所需建設(shè)條件樣機(jī)基本完善， 初步具備了相關(guān)的功能， 后續(xù)需要一定的資金購買設(shè)備以便推出產(chǎn)品。技術(shù)指標(biāo)基本符合國家標(biāo)準(zhǔn)。市場分析和應(yīng)用前景從國家的中長期發(fā)展規(guī)劃可知， 新能源發(fā)電始終是重中之重， 因

太陽能光伏光熱聯(lián)用技術(shù)就是將單一的光伏組件和太陽能集熱器有機(jī)結(jié)合 起來，光伏組件即作為光電轉(zhuǎn)換裝置，又作為集熱器的吸熱體，同時將太陽能轉(zhuǎn) 換成熱能和電能，從而實(shí)現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，以提高太陽能的綜合利用率。光伏/光熱集熱器(photovoltaic thermal collector，簡寫為 PV/T 集熱器)與傳統(tǒng)獨(dú)立的 光伏系統(tǒng)和集熱系統(tǒng)相比，具有 1、提高了太陽能的綜合利用率;2、它可以共 用一些組件，從而降低了系統(tǒng)的成本;3、減少了需要的安裝面積，有利于建筑 的美觀。

2021 年 3 月 26 日，Science（《科學(xué)》）在線發(fā)表了西北工業(yè)大學(xué)黃維院士團(tuán)隊(duì)的研究成果 Stabilizing black-phase formamidinium perovskite formation at room temperature and high humidity。此項(xiàng)研究獨(dú)創(chuàng)性地提出以一種多功能的“離子液體”作為溶劑來替代傳統(tǒng)的有毒的有機(jī)溶劑制備鈣鈦礦光伏材料，用這一方法制備的材料具有穩(wěn)定性高、制備工藝簡單等優(yōu)勢。相關(guān)研究成果解決了傳統(tǒng)鈣鈦礦光伏材料制備過程中的世界性難題，實(shí)現(xiàn)了光伏領(lǐng)域的重大突破。離子液體及其制備的鈣鈦礦太陽能電池 團(tuán)隊(duì)研發(fā)的可折疊柔性電子產(chǎn)品。目前，全球以“光伏”為代表的可再生能源產(chǎn)業(yè)鏈駛?cè)氚l(fā)展快車道。其中，鈣鈦礦光伏功不可沒，它相比傳統(tǒng)太陽能電池板中使用的硅晶體，不僅更便宜、更輕薄、可變型，同時成本也更低廉、更環(huán)保，在應(yīng)用范圍上將產(chǎn)生顛覆性變革。因此，鈣鈦礦光伏材料的研究已經(jīng)成為各國科學(xué)家追逐的“熱點(diǎn)”?！拔磥?，沙漠腹地、樓宇外墻、手機(jī)等都不再需要傳統(tǒng)電池，只需要一塊更低廉、更清潔，薄如紙張的鈣鈦礦太陽能電池就能夠滿足所需。同時，還可以應(yīng)用在柔性可穿戴、航天器搭載等重要領(lǐng)域。” 團(tuán)隊(duì)“大師兄”晁凌鋒對鈣鈦礦光伏材料應(yīng)用前景充滿信心。 黃維院士團(tuán)隊(duì)致力于鈣鈦礦光伏材料研究，通過原始創(chuàng)新解決材料不穩(wěn)定、光電轉(zhuǎn)化率不高、工藝制備復(fù)雜且污染性較高等卡脖子難題。 

并網(wǎng)逆變器作為太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分，對提高太陽能轉(zhuǎn)換效率、輸出高品質(zhì)電能起著關(guān)鍵作用。光伏并網(wǎng)逆變器核心技術(shù)主要包括最大功率跟蹤、直流變換電路、逆變控制技術(shù)和孤島檢測等。光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電，經(jīng)直流變換電路提升并穩(wěn)定直流電壓輸出，再通過并網(wǎng)逆變電路將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，利用數(shù)字鎖相技術(shù)和逆變控制技術(shù)，將與電網(wǎng)同頻同相的高品質(zhì)電能饋入電網(wǎng)，為保證并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不危及電網(wǎng)輸電線路安全，孤島檢測技術(shù)能實(shí)時檢測系統(tǒng)是否處于孤島狀態(tài)并能停止并網(wǎng)運(yùn)行。本項(xiàng)目主要利用先進(jìn)數(shù)字控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤、逆變閉環(huán)控制、孤島檢測及系統(tǒng)保護(hù)等，特別在大功率三相并網(wǎng)發(fā)電逆變系統(tǒng)高品質(zhì)輸出的控制技術(shù)及太陽能直流電到輸出電能的高轉(zhuǎn)換率技術(shù)方面有技術(shù)積累。采用自主研發(fā)的控制技術(shù)，使得并網(wǎng)輸出電流總畸變率低，輸出功率因素高且可調(diào)，系統(tǒng)發(fā)電效率高。光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控軟件可實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控多臺并網(wǎng)逆變器工作狀態(tài)，具有記錄、存儲、圖形化顯示系統(tǒng)各項(xiàng)輸出如電壓、電流、饋入電網(wǎng)電能數(shù)量等功能。

并網(wǎng)逆變器作為太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分，對提高太陽能轉(zhuǎn)換效率、輸出 高品質(zhì)電能起著關(guān)鍵作用。光伏并網(wǎng)逆變器核心技術(shù)主要包括最大功率跟蹤、直流變換電路、 逆變控制技術(shù)和孤島檢測等。光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電，經(jīng)直流變換電路提升并穩(wěn)定直 流電壓輸出，再通過并網(wǎng)逆變電路將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，利用數(shù)字鎖相技術(shù)和逆變控制技 術(shù)，將與電網(wǎng)同頻同相的高品質(zhì)電能饋入電網(wǎng)，保證并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不危及電網(wǎng)輸電線路安全， 孤島檢測技術(shù)能實(shí)時檢測系統(tǒng)是否處于孤島狀態(tài)并能停止并網(wǎng)運(yùn)行。 本項(xiàng)目主要利用先進(jìn)數(shù)字控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)最大功率跟蹤、逆變閉環(huán)控制、孤島檢測及系統(tǒng)保 護(hù)等，特別在大功率三相并網(wǎng)發(fā)電逆變系統(tǒng)高品質(zhì)輸出的控制技術(shù)及太陽能直流電到輸出電能 的高轉(zhuǎn)換率技術(shù)方面有技術(shù)積累。采用自主研發(fā)的控制技術(shù)，使得并網(wǎng)輸出電流總畸變率低， 輸出功率因素高且可調(diào)，系統(tǒng)發(fā)電效率高。光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控軟件可實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)控多臺并網(wǎng)逆 變器工作狀態(tài)，具有記錄、存儲、圖形化顯示系統(tǒng)各項(xiàng)輸出如電壓、電流、饋入電網(wǎng)電能數(shù)量 等功能。