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《科學(xué)》報道材料學(xué)院周歡萍團(tuán)隊和張艷鋒團(tuán)隊在鈣鈦礦太陽能電池的重要進(jìn)展。

項目成果/簡介: 裝置采用組合式陀螺體型振蕩浮子與雙路液壓系統(tǒng)。相對于振蕩浮子式和擺式裝置，振蕩浮子式裝置能量轉(zhuǎn)換效率較高，且各個部件的更換維修均可在海上操作完成，維護(hù)成本低，裝置安全可靠。振蕩浮子式裝置又分為單自由度、多自由度及組合型。組合型振蕩浮子裝置整體效率高，運行穩(wěn)定。該成果依托陣列化開發(fā)思想，針對我國近海短周期、小波高、低能流密度的波浪能資源特征設(shè)計了組合型的波浪能攝取機(jī)構(gòu)，解決了多數(shù)傳統(tǒng)裝置“小浪不發(fā)電、大浪易損壞”的固有問題。 振蕩浮子波浪能發(fā)電裝置的潮位自適應(yīng)裝置為海洋能的科學(xué)利用與開發(fā)提供了全新的思路：在資源相對貧乏的低能流密度海區(qū)依靠陣列化布置與多能互補實現(xiàn)海洋能的高效利用與集成開發(fā)。進(jìn)行波浪能向電能的轉(zhuǎn)換，使用潛浮體配合張力錨鏈進(jìn)行海上安裝定位；依托陣列化開發(fā)思想，針對我國近海短周期、小波高、低能流密度的波浪能資源特征設(shè)計了組合型的波浪能攝取機(jī)構(gòu)，解決了多數(shù)傳統(tǒng)裝置“小浪不發(fā)電、大浪易損壞”的固有問題；雙浮體自升沉結(jié)構(gòu)形式突破了近海潮差（3-4m）變化大導(dǎo)致裝置工作時長短的難題，可在大潮差海域?qū)崿F(xiàn)24小時全天候自主控制運行發(fā)電；開發(fā)了全自動在線控制與檢測系統(tǒng)，可在百公里外的海大校園內(nèi)對裝置的實時工作狀況、運行性能等實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，真正做到了無人值守與遠(yuǎn)程遙控；基于產(chǎn)品化設(shè)計，檢修維護(hù)方便，所有活動部件的更換維修均可在海上操作完成，維護(hù)成本低，安全可靠。項目階段: 小試、中試階段效益分析: 將供電用戶瞄準(zhǔn)為離岸海島，與常規(guī)能源相比，海島越偏遠(yuǎn)，該項目的研究成果優(yōu)勢越明顯，這也為近期海洋能的開發(fā)與利用提供了新的路徑。 目前在青島市與青島中廣核新能源山東分公司進(jìn)行了初步嘗試合作，為其提供科技服，“海洋能源綜合利用”課題采購技術(shù)服務(wù)，項目編號20180193。知識產(chǎn)權(quán)類型:其他技術(shù)成熟度:通過中試技術(shù)先進(jìn)程度:達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平成果獲得方式:獨立研究獲得政府支持情況:無

太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率是評判太陽能電池性能的重要參數(shù)之一，在國外實驗室 最高轉(zhuǎn)換效率已達(dá) 24.8%，而國內(nèi)最高為 19.79%。為了改善太陽能電池的性能，必須提 高太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率。而太陽能電池轉(zhuǎn)換效率損失的主要原因是由于表面上的光反 射作用，太陽光不能全部都入射到太陽電池中去，導(dǎo)致電子一空穴對的產(chǎn)生率不高。減 少反射就成為增加太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率的重要途徑。 同濟(jì)大學(xué)研究了在太陽能電池光電板外制備減反射涂層來增加太陽能轉(zhuǎn)化效率的方 法。減反射薄膜的鍍制是相關(guān)課題組納米多孔材料應(yīng)用的主要方向之一，具有近十年的 技術(shù)積累，相關(guān)的成果已被用于國家的激光武器?；谝陨匣A(chǔ)及優(yōu)勢，通過涂布二氧 化硅減反射膜，可使電池總體光電轉(zhuǎn)換效率明顯提高。 

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)能實時檢測系統(tǒng)是否處于孤島狀態(tài)并能停止并網(wǎng)運行。本項目主要利用先進(jìn)數(shù)字控制技術(shù)實現(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)能實時檢測系統(tǒng)是否處于孤島狀態(tài)并能停止并網(wǎng)運行。 本項目主要利用先進(jìn)數(shù)字控制技術(shù)實現(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)各項輸出如電壓、電流、饋入電網(wǎng)電能數(shù)量 等功能。

成果內(nèi)容： 本成果取得3項發(fā)明專利。除濕材料技術(shù)于2019年2月在海南省萬寧市進(jìn)行了性能測試。試驗結(jié)果表明：在陽光充足的情況下，除濕和再生的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到98%左右，能夠滿足除濕材料再生的要求。 成果優(yōu)勢：該技術(shù)可用于潮濕環(huán)境下電力電氣設(shè)施、工業(yè)生產(chǎn)、國防建設(shè)、儀器儀表、日常生活等的除濕，有太陽條件下可實現(xiàn)太陽能再生和循環(huán)利用等。具有很大的應(yīng)用前景。 成果成熟度：小試階段 轉(zhuǎn)化方式：技術(shù)入股、合作推廣、技術(shù)轉(zhuǎn)讓 成果知識產(chǎn)權(quán)情況 專利號 專利名稱 專利狀態(tài) ZL201711397996.4 一種連續(xù)化學(xué)反應(yīng)法蓄熱放熱系統(tǒng) 授權(quán) ZL201310274286.8 一種膨脹石墨復(fù)合蓄熱材料及其制備方法和應(yīng)用 授權(quán) ZL201310274316.5 膨脹石墨復(fù)合蓄熱材料及其制備方法和應(yīng)用 授權(quán) 圖1 除濕材料的DTA-TG 熱分析圖 圖2除濕材料的吸潮量隨時間變化曲線 圖3 不同再生溫度下除濕材料的再生量隨時間變化曲線

項目簡介 本項目是一種太陽能供電的汽車空調(diào)系統(tǒng)。它包括光伏電池組件、蓄電池、 電動壓縮機(jī)制冷空調(diào)系統(tǒng)、最大功率跟蹤控制電路?？刂齐娐酚晌⒖刂破?（MCU）、驅(qū)動電路、電壓電流檢測，電動壓縮機(jī)調(diào)速功率控制電路組成。將 光伏板置于汽車表面，通過將太陽能轉(zhuǎn)化成電能，對汽車空調(diào)實現(xiàn)供電。 本設(shè)備將光伏電池、蓄電池和電動壓縮機(jī)制冷空調(diào)結(jié)合，可以實現(xiàn)電動汽車 本身資源蓄電池的有效利用，同時因為采用太陽能供電，能降低空調(diào)系統(tǒng)所占能 耗比，提高電動汽車?yán)m(xù)航里程。 技術(shù)創(chuàng)新點 將光伏電池、蓄電池和電動壓縮機(jī)制冷空調(diào)結(jié)合，以光伏為空調(diào)系統(tǒng)供電， 目前幾乎很少在新能源汽車中應(yīng)用。采用光伏供電，利用電動汽車蓄電池，降低 空調(diào)系統(tǒng)所占能耗比，能有效提高電動汽車?yán)m(xù)航里程。

本項目以制備超快高儲能柔性器件為導(dǎo)向，建立基于界面納米復(fù)合材料的新技術(shù)。通過水熱法和電化學(xué)方法在柔性導(dǎo)電基底上構(gòu)建納米陣列/金摻雜二氧化錳的三維納米復(fù)合電極，作為正極；通過水熱法和熱處理法在柔性導(dǎo)電基底上生長多孔氧化鐵納米復(fù)合材料，作為負(fù)極，組裝全固態(tài)薄膜器件。利用納米復(fù)合材料的多方面優(yōu)勢加速電子/離子在活性材料中的傳遞，進(jìn)而達(dá)到超快高儲能的目的?；诩{米復(fù)合材料的全固態(tài)薄膜器件可展現(xiàn)出超快充電能力（10 V/s），比常規(guī)電容器的充電時間快10-100倍。這是國際上基于金屬氧化物贗電容薄膜型超級電容器研究領(lǐng)域的一個重大突破。此外，本項目以開發(fā)超快超柔儲能器件為導(dǎo)向，開發(fā)了一種熱力學(xué)誘導(dǎo)自發(fā)組裝和原位摻雜結(jié)合碳熱還原的方法來實現(xiàn)石墨烯納米篩粉體和薄膜的宏觀可控制備，解決了傳統(tǒng)石墨烯材料縱向物質(zhì)傳輸差的局限。通過控制碳熱溫度，可以調(diào)節(jié)石墨烯納米篩表面的孔密度，即孔徑大小可控（10~100 nm）。與傳統(tǒng)石墨烯薄膜電極相比，石墨烯納米篩表面豐富的孔結(jié)構(gòu)使得其作為電極材料時擁有更大的比表面積，而且電解質(zhì)離子可以在垂直于平面的軸向上傳遞，縮短了離子傳輸路徑。