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成果與項目的背景及主要用途： 我國隨著經濟社會發展速度的提升，已極為重視對環境和經濟可持續發展的社會需求，公眾也對切身的環境問題關注日益密切。以大氣中常見空氣污染物為應用檢測對象，開發研制快速實時且高精度的 TDLAS 可調諧二極管光譜學檢測設備，為大氣環境監測中所要求的微量、高精度及快速響應需求提供儀器實現手段，應用于室內外環境污染氣體監測和煤礦、油井等地下作業中毒氣泄漏的監控，可以有效避免有毒有害氣體排放導致的大規模大氣污染發生，保障環境質量安全，為國民經濟作出重要貢獻，社會效益顯著。并特別適用于強磁場和輻射性、腐蝕性或危險性大的環境，可實現對如飛行器、艦船、礦井、油田、建筑物等惡劣環境的實時檢測分析。大氣污染物氣體 TDLAS 測量及評價系統項目研究和開展具有對于產品需求直接的經濟效益及環境保護的社會效益。 技術原理與工藝流程簡介： 該項目在團隊已有紅外光譜工作基礎上,組建基于 TDLAS 的大氣污染物在線檢測實驗平臺，通過對排放氣體干擾組分、激光器輸出參數及系統電子學指標的分析與優化，建立適用于大氣常見污染物氣體實時快速 TDLAS 儀器檢測技術體系。并基于企業自有的物聯網 GPS 模塊設備開發技術、長光程氣體吸收池技術、儀器網絡系統集成技術等，進行 TDLAS 儀器向網絡分布式監測系統的應用技術研究，使項目內推出的樣機可以作為獨立接入單元接入區域環境評測平臺，對傳統在線式檢測儀器數據接入及集成進行功能創新。 a.基于課題團隊自有光譜數據處理算法軟件與嵌入式系統開發平臺進行控制系統產品化開發 b.根據檢測物指標，可定制選擇國外或國內激光器模塊封裝進行集成 c.基于實驗室自有開放光程光路準直定位技術以及長光程氣體池技術進行關鍵模塊定制。 d.根據用戶需要定制上位機專用分析軟件程序。 應用領域：燃料燃燒、金屬冶煉、變電高壓、焦炭化工、礦業篩選、農藥施放、油漆噴涂、造紙紡織、皮革纖維、生活垃圾焚燒、危險廢物處理、制藥、橡膠等有氣體污染物排放行業。 合作方式：技術開發，模塊打包出售（15—20 萬元/套）

本發明公開了一種U型集熱管超導液太陽能熱水器。在水箱的一端設有集熱管孔，U型集熱管由集熱內管和集熱外管組成，集熱內管的內置部分通入水箱內浸入水中，集熱內管外置部分套裝有集熱外管，安裝在拋物槽面的聚光線上，集熱內管與集熱外管間留有間隙，并呈真空狀態，集熱內管的內置部分向上傾斜，集熱內管外置部分向下傾斜，集熱內管管內裝有超導液。集熱管內的超導液受陽光照射，轉變為高溫超導液蒸氣，進入集熱內管內置部分，將水箱水加熱，水吸熱后使超導液蒸氣一部分變為超導液再流回集熱內管外置部分，超導液受到陽光照射再次蒸發，如此往復，實現將水加熱。

本發明公開了一種基于碟式聚光的太陽能二次聚光分頻方法及其裝置，旋轉拋物面碟式反射鏡中間開有透光孔，透光孔下方沿碟式反射鏡軸線兩側分別布置有聚光光伏電池板和集熱器入口；在透光孔上方離碟式反射鏡的頂點一定距離處布置一分頻透鏡，離碟式反射鏡近的分頻透鏡一曲面上貼有分頻薄膜，離碟式反射鏡遠的分頻透鏡另一曲面為銀鏡反射面，碟式反射鏡與分頻透鏡之間設有支撐桿，碟式反射鏡下方設有支架，支架上設有雙軸跟蹤系統，整個系統放于旋轉底盤上。本發明可實現太陽能聚光分頻，并將兩個聚光焦斑都轉移到系統下方，有效降低系統追日時的能耗，提高系統的平衡性和抗風性能；可分別調節兩束光的聚光比，滿足聚光光伏電池板和集熱器各自所需的最佳聚光強度要求。

專利特征在于包括下列步驟：（1）研究了微型離心水泵的工作原理：   通過葉輪的高速旋轉產生離心力，使葉輪流道里的水甩向四周，葉輪入口形成真空，使水流動。（2）研究了電磁閥得工作原理：   通電時，電磁閥線圈產生電磁吸力把閥芯提起，使使關閉元件離開閥座，密封副件打開；斷電時，電磁力消失，靠彈簧力把關閉元件壓在閥座上閥門關閉。

本發明公開了一種無直流母線儲能元件的交?交功率變換器，包括直流母線連在一起的第一三相全橋電路、第二三相全橋電路和第三三相全橋電路，第一三相全橋電路的交流輸入側輸入三相電源，第一濾波電容的一端、第二濾波電容的一端以及第三濾波電容的一端相連，第一濾波電容的另一端連接第一相電源，第二濾波電容的另一端連接第二相電源，第三濾波電容的另一端連接第三相電源，三相電源中的每一相電源分別通過濾波電感連接第三三相全橋電路中每一相的交流輸入側。本發明能夠減小導通損耗和開關損耗，利于集成。

該熱水器把二氧化碳熱泵熱水器與太陽能熱水器結合起來，提供四種制取熱水模式：太陽能加熱系統單獨制取熱水、太陽能加熱系統與跨臨界二氧化碳熱泵系統同時制取熱水、跨臨界二氧化碳熱泵系統單獨制取熱水、太陽能或電加熱。輔助加熱蒸發器跨臨界二氧化碳熱泵系統制取熱水，可以滿足各種不同的氣候區全年有效的工作。 另外，本熱水器充分利用跨臨界二氧化碳熱泵熱水器的優點，即使在嚴寒地區，也可以制取50~C、90℃的熱水。達到了節能、環保的效果。 例如，在陽光充足、太陽輻射強度很大的時段，太陽能加熱系統單獨制取熱水即可滿足需求；在陽光充足、太陽輻射強度不是很大的時段，可啟動跨臨界二氧化碳熱泵系統作為太陽能加熱系統的輔助，兩系統同時制取熱水；在陽光不充足及沒有陽光的時段，太陽能系統無法有效工作，跨臨界二氧化碳熱泵系統單獨運行制取熱水；在寒冷的冬季，運行跨臨界二氧化碳熱泵系統，有充足陽光時，利用太陽能加熱系統加熱蒸發器；陽光不充足時，利用電加熱器加熱蒸發器，從而防止了蒸發器在低溫條件下結霜的問題。特別是嚴寒地區，可以利用太陽能加熱系統加熱跨臨界二氧化碳熱泵系統的蒸發器，達到有效融霜的目的，保證了跨臨界二氧化碳熱泵系統在低溫下的穩定運行。

復雜工業過程生產流程中消耗的能源種類多，包括電、天然氣、氧氣、水、蒸汽等，而且能源使用量大，其能源成本約占到生產成本的50%—60%。加強企業能源管理、規范不同流程工藝間的能效評價體系，同時結合現代信息技術與檢測技術，以實現對企業內部不同層面能源利用狀況及其效率指標的監測、評估與優化調度，將有助于企業進一步降低能源消耗與生產成本，并有利于加快企業精細化管理進程。

高效、低成本太陽能空調的創新要點：1) 采用高效、緊湊的板殼式換熱器組成溴化鋰吸收式制冷機。具有優良強化傳熱性能的波紋板傳熱元件采用不銹鋼材料，其耐腐蝕性能優于銅管，且材料單價較低，批量生產時，因材料消耗少可使成本比目前的銅管方案降低40%左右。2) 采用雙效與單效耦合蓄能運行的循環方案。采用中溫型太陽能集熱器產生0.6MPa的水蒸汽，白天日照時段采用雙效循環運行并進行蓄熱，而在其余時段利用蓄熱按單效循環驅動制冷機運行。該方案不僅效率高，日平均當量制冷性能系數可達0.8~1左右，而且其單位體積蓄能罐的蓄能密度極大，可實現無需用輔助能源而完全靠太陽能進行晝夜空調。3) 建設太陽能空調和熱水站綜合系統，在居民住宅樓的屋頂布置太陽能集熱器陣，建設全年供應全體住戶生活熱水的太陽能熱水站和夏季供應頂一、二層住戶空調冷水的綜合系統；若結合地源水低溫熱源系統則可建設吸收式熱泵系統用于冬季采暖。由于綜合利用系統中集熱器的投資費用被所有熱水用戶分攤，空調用戶的投資可很快從節省的電費中得到回收，該綜合系統可在目前的技術水平和能源價格下使太陽能空調獲得良好的經濟效益。并為太陽能熱水器的發展開拓了更大的空間。23kW(2萬kcal/h) 用于太陽能空調的雙效與單效耦合型板殼式溴化鋰吸收式制冷機。

鈣鈦礦太陽能電池制備工藝簡單，成本低廉。近年來，該類太陽能電池因其快速增長的光電轉換效率和逐步提升的器件穩定性，吸引了學術界和產業界的廣泛關注，為光伏領域帶來了新的機遇。然而，由于鈣鈦礦太陽能電池中存在非輻射復合損失，所以目前的光電轉換效率依然低于肖克利-奎塞爾（Shockley-Queisser）理論所定義的極限效率。因此，最大化降低鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合損失是進一步提升電池器件效率的未來研究重點。 鑒于此，研究團隊基于已有的研究基礎，對“最大化降低鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合損失”這一論題進行深入探討和系統總結。該綜述文章主要包括以下幾個方面：首先，介紹了鈣鈦礦太陽能電池中非輻射復合的起源，并詳細討論了非輻射復合損失的定量化測試方法；其次，系統總結了在降低非輻射復合損失方面的最近研究進展；再次，依據肖克利-奎塞爾理論，對鈣鈦礦太陽能電池所能夠獲得的最高光電轉換效率進行了科學預測；最后，在展望部分，前瞻性地指出了最大化降低非輻射復合損失的未來努力方向。圖1. 金屬鹵化物鈣鈦礦活性層內的電荷載流子產生與復合動力學機制 在理想的金屬鹵化物鈣鈦礦半導體材料中，所有的光生電子和空穴最終將通過發射光子的方式進行復合（即：輻射復合）。然而，在實際的鈣鈦礦太陽能電池中存在大量的非輻射復合通道（如圖1所示），絕大部分光生載流子將優先通過其他非輻射途徑進行復合（例如，缺陷輔助復合，俄歇復合，界面誘導復合，電聲耦合，帶尾態復合等）。這些非輻射復合損失過程極大降低了電池在穩態下的光生載流子濃度，從而減小了金屬鹵化物鈣鈦礦層中準費米能級劈裂的能級差，最終造成鈣鈦礦太陽能電池較大的電壓損失。因此，最大化降低或抑制這些非輻射復合通道是提升器件開路電壓和光電轉換效率的關鍵。 針對各種非輻射復合通道，該綜述首先介紹了目前量化分析非輻射復合損失的常規測試技術以及測試要點，如圖2所示。圖2. 量化鈣鈦礦薄膜和完整器件中非輻射復合損失的表征技術 隨后，結合當前研究現狀，進一步梳理了近年來在降低非輻射復合損失方面取得的一系列重要進展。值得一提的是，該研究團隊去年在《Science》雜志上報道的基于溶液二次生長方法構建漸變結的策略（如圖3所示），在降低反式鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合損失方面效果顯著（Science 360, 1442-1446）。此后，一系列研究報道顯示，相似的策略在正式常規結構鈣鈦礦太陽能電池和全無機鈣鈦礦太陽能電池中也可以獲得正向的實驗結果。由此說明，在金屬鹵化物鈣鈦礦半導體材料中構建有效的漸變結對后續降低非輻射復合損失具有非常重要的借鑒價值。圖3. 漸變結鈣鈦礦太陽能電池器件結構和漸變結的時間分辨光譜 此外，該綜述還以當前最高效率的砷化鎵太陽能電池為參照，先假定鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合損失與砷化鎵太陽能電池的情形一致，再依據肖克利-奎塞爾理論，對鈣鈦礦太陽能電池所能夠獲得的性能參數進行科學預測，進而給出電池器件所能達到的最高光電轉換效率，如圖4所示。圖4. 當鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合損失與當前最高效率砷化鎵太陽能電池的情況相同時，單結鈣鈦礦太陽能電池可實現的最優器件性能參數 最后，該綜述也指出，目前提升器件性能的兩條主要途徑是最優化光子俘獲和最大化降低非輻射復合損失。如果能將二者進行有效整合，探索更可靠的協同優化策略，這可能會是將器件光電轉換效率提升至接近理論極限的可行方案。為此，綜述也對一些未來的努力方向進行了展望。 總的來說，該綜述為最大程度地降低鈣鈦礦太陽能電池的非輻射復合損失提供了理論總結，也為開展實驗工作提供了參考借鑒，對進一步提升電池效率，推動該類電池產業化應用有重要意義。