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磁控溅射法制备铜锌锡硫薄膜及其光伏器件性能的研究

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磁控溅射法制备铜锌锡硫薄膜及其光伏器件性能的研究

作者：童汉宇华东师范大学

学位级别：硕士

铜锌锡硫（CuZn Sn S,CZTS）薄膜太阳能电池是一种新兴的半导体光伏器件。吸收层CZTS薄膜具有组成元素储量丰富,无毒环保,光吸收系数大(>10～4cm),稳定性好等诸多优点,从而具有大规模应用的潜力。分层磁控溅射法是制备CZTS吸收层的前驱... 详细信息

铜锌锡硫（CuZn Sn S,CZTS）薄膜太阳能电池是一种新兴的半导体光伏器件。吸收层CZTS薄膜具有组成元素储量丰富,无毒环保,光吸收系数大(>10～4cm),稳定性好等诸多优点,从而具有大规模应用的潜力。分层磁控溅射法是制备CZTS吸收层的前驱体的主要方法之一,该方法在高真空环境下沉积薄膜,具有沉积速率高,无有机物残留,且适合大面积制备等优势。然而,分层溅射法制备的金属前驱体元素分层,存在硫化制备CZTS吸收层过程中元素扩散不均匀、局部元素富集的问题,并产生二次相,晶粒出现分层。并且,该方法制备的CZTS晶粒内部存在较高浓度的有害缺陷,引起光生载流子在传输过程中的复合损失。这些不利因素制约了CZTS太阳能电池的性能。本文从分层磁控溅射制备CZTS薄膜的基础工艺优化出发,首先探究了前驱体需要的合适组分、厚度、硫化温度;针对元素扩散不均匀、吸收层结晶性较差的问题,通过改变前驱体的相分布、硫化过程中的相合成化学环境,研究对吸收层生长的影响;针对吸收层内复杂的缺陷问题,探究引入阳离子掺杂,对吸收层带尾态、点缺陷浓度带来的影响。最终制备得到全面积效率为8.53%的CCZTS(CuCdZnSn S)太阳能电池。具体研究成果如下:1.优化分层磁控溅射法制备CZTS薄膜的基础工艺,得到纯相和结晶性良好的CZTS吸收层。调整Zn/Cu/Sn/Cu金属前驱体的顶层Cu厚度在90 nm以上,能有效抑制前驱体硫化过程中Sn元素的挥发损失;探究前驱体的合适元素组分,在Zn/Sn=1.15,Cu/（Zn+Sn）=0.85,制备得到纯相结构和较高效率的CZTS太阳能电池;探究不同厚度吸收层对光的吸收率,发现1μm以上厚度的吸收层对光吸收较充分;优化硫化温度条件,制备结晶性较好的CZTS吸收层,器件效率达到6.11%。2.预合金化过程优化前驱体的相分布和相结构,改善晶粒硫化生长环境,提高吸收层结晶性。通过引入预合金化过程,前驱体元素分布趋向均匀化,形成Cu-Sn、Cu-Zn合金相。在半硫化阶段（350°C硫化8 min后取出）观察样品相结构,未作处理的参考样品主要由CuS等二元相组成,而预合金化样品更优先合成了一定量CZTS相,这为CZTS晶粒生长构成了一个合适的化学生长环境。在全硫化过程结束后,预合金化处理的CZTS吸收层结晶性显著提高,底部晶粒相较参考样明显长大。采用该工艺制备得到全面积效率为7.28%的CZTS器件。3.引入Cd掺杂,制备得到大晶粒吸收层,抑制缺陷形成和提高器件光伏性能。引入Cd元素掺杂后,CCZTS吸收层晶粒显著增大,贯穿整个吸收层。在CCZTS电池中,瞬态光电流信号传输衰减更快,受到势垒阻碍更小,这证明Cd掺杂能提升异质结对载流子的传输能力,有助于光生载流子的收集。Cd取代CZTS晶格中的Zn,能降低吸收层体内、界面载流子浓度,Cu 缺陷受到显著钝化,这降低了光生载流子的复合损失。最终,Cd掺杂使得CCZTS电池的短路电流密度和填充因子显著提升,制备得到了全面积效率为8.53%的光伏器件。

关键词：铜锌锡硫薄膜太阳能电池分层磁控溅射晶粒生长缺陷调控

电刺激器法在西藏色瓦绵羊人工采精中的应用试验

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高原农业 2023年第1期7卷 24-30页

作者：符汉宇石华辉张路清谭占坤刘锁珠徐业芬西藏农牧学院动物科学学院西藏林芝860000

西藏色瓦绵羊是藏北特有草地型绵羊,由于自然交配情况下种公羊利用率低,需要利用人工授精方式来提高种公羊利用率以加快遗传改良进程,本研究旨在西藏色瓦绵羊上运用电刺激采精法寻求最佳采精刺激电压并结合按摩法以获得较好的色瓦绵羊... 详细信息

西藏色瓦绵羊是藏北特有草地型绵羊,由于自然交配情况下种公羊利用率低,需要利用人工授精方式来提高种公羊利用率以加快遗传改良进程,本研究旨在西藏色瓦绵羊上运用电刺激采精法寻求最佳采精刺激电压并结合按摩法以获得较好的色瓦绵羊种公羊人工采精效果。试验采用电刺激方法采集西藏色瓦绵羊种公羊精液,对采精时不同电压、按摩结合电刺激采精以及两次连续采精条件下所获得的精液进行品质检测。结果表明:电压在1~3 V和9~15 V时西藏色瓦绵羊种公羊无法采集到精液,在电压为5 V和7 V时公羊阴茎勃起并射精但其射精量、精子密度、精子活力无显著性差异(P>0.05);并且发现单纯使用电刺激和结合按摩所采集出的精液在精液量、精子密度、活力无显著性差异(P>0.05),但是射精时间有显著差异(P0.05)。说明西藏色瓦绵羊公羊电刺激采精时适宜电压为5~7 V,电刺激结合按摩可以有效缩短射精时间,但不宜短时间内连续采精,因此电刺激法可以在西藏色瓦绵羊人工授精时推广应用。

关键词：色瓦绵羊电刺激法电压按摩采精次数

计及电动汽车的综合能源系统多主体协同低碳经济调度

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电力系统自动化 2024年第12期48卷 36-47页

作者：吴佳琦张谦黄耀宇吴小汉李春燕输变电装备技术全国重点实验室(重庆大学电气工程学院) 重庆市400044

针对未充分挖掘具有源荷双重特性的电动汽车集群调度潜力以辅助电力系统低碳运行的问题,提出了计及电动汽车的综合能源系统内多主体协同低碳经济调度策略。首先,考虑综合能源系统内多主体的电能交易构建了风电主体优化运行模型、计及碳... 详细信息

针对未充分挖掘具有源荷双重特性的电动汽车集群调度潜力以辅助电力系统低碳运行的问题,提出了计及电动汽车的综合能源系统内多主体协同低碳经济调度策略。首先,考虑综合能源系统内多主体的电能交易构建了风电主体优化运行模型、计及碳捕集与电转气系统综合灵活运行的电-热耦合系统优化运行模型以及电动汽车主体优化运行模型;其次,基于纳什谈判理论建立了综合能源系统内多主体合作运行模型,将其分解为多主体联盟效益最大化子问题和电能交易支付谈判子问题,并采用交替方向乘子法对上述两个子问题进行了分布式求解以保护各主体的隐私;最后,通过算例仿真验证了所提策略能够充分挖掘碳捕集-电转气系统和电动汽车集群支撑风电消纳实现综合能源系统碳减排的潜力,提高各主体的运行效益以及合作联盟的整体效益,有效实现综合能源系统内各主体协同互济,促进新能源消纳、提升系统低碳性和经济性。

关键词：低碳经济调度综合能源系统新能源消纳纳什谈判碳捕集电转气电动汽车

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关于煤尘爆炸性鉴定和干扰因素的问题研究

内蒙古煤炭经济 2024年第11期 1-3页

作者：符见宇新疆维吾尔自治区煤炭科学研究所新疆乌鲁木齐830000

近年来,在我国煤矿开采事故中,由于煤尘爆炸引起矿坑塌陷导致的事故数量占据一半以上。本文通过对煤尘爆炸性鉴定指标的研究,得出导致煤尘具有爆炸性的原因,并研究其干扰因素,提升煤尘爆炸性鉴定的科学性和精确度。

关键词：煤尘爆炸干扰因素煤质检测

考虑负荷时变特性的船舶电力系统动态重构优化策略

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中国舰船研究 2024年

作者：吴其桓朱志宇郝伟汉杨登昊徐程江苏科技大学自动化学院

[目的]为保证故障工况下船舶电力系统的安全稳定运行，提出一种考虑负荷时变特性的电力系统动态重构优化方法。[方法]首先，计及船舶电力系统拓扑结构、发电容量限制、线路电流、节点电压等约束条件，提出以加权切负荷和电压偏差最小为... 详细信息

[目的]为保证故障工况下船舶电力系统的安全稳定运行，提出一种考虑负荷时变特性的电力系统动态重构优化方法。[方法]首先，计及船舶电力系统拓扑结构、发电容量限制、线路电流、节点电压等约束条件，提出以加权切负荷和电压偏差最小为优化目标的船舶电力系统动态重构优化策略；然后，采用改进惯性粒子群算法求解优化模型；最后，通过典型船舶电力系统算例来验证所提方法的有效性。[结果]仿真结果表明，相较于静态重构方法，动态重构方法可以降低9.94%的系统电压偏差，从而显著提升了网络供电质量。[结论]研究成果可为船舶电力系统的可靠性设计提供参考。

关键词：负荷时变特性船舶电力系统动态重构故障恢复

云南重楼中不同形态重金属元素含量测定及其化学模式识别研究

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中成药 2024年第7期46卷 2440-2450页

作者：颜翠萍黎海灵刘桓妗朱星宇吴育符映均周浓李伟东泰州市药品检验院江苏泰州225300 重庆三峡学院重庆万州404120 南京中医药大学江苏南京210023 南通市中医院江苏南通226001

目的考察云南重楼中重金属元素不同形态的含量,同时基于主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)对其进行化学模式识别。方法采用经典Tessier连续提取法和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对6种重金属元素(Cu、Cd、Cr、Pb、A... 详细信息

目的考察云南重楼中重金属元素不同形态的含量,同时基于主成分分析(PCA)和正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA)对其进行化学模式识别。方法采用经典Tessier连续提取法和电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)对6种重金属元素(Cu、Cd、Cr、Pb、As、Hg)的不同形态进行连续提取和含量测定,并进行化学计量学分析,考察不同生长方式下药材中重金属存在形态与分布的差异性。结果6种重金属元素中Cu超标情况最严重,风险最高,其次为Pb和Cr,野生品重金属超标情况比种植品更严重。PCA无法将27批野生和栽培样品分开,而OPLS-DA可将两者分开。结论以单一元素含量为云南重楼重金属元素含量限定标准具有一定局限性,结合其不同形态的含量测定可能更具实际意义。

关键词：云南重楼重金属元素形态电感耦合等离子体质谱主成分分析正交偏最小二乘法判别分析

框架与话语：文旅形象的海外建构路径——以“Discover Gansu”为例

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文化学刊 2024年第3期 96-99页

作者：汉宇甘肃省社会科学院

在全球化背景下，文旅形象已经成为一个国家、一个地区的无形资产，对国家、地区的发展有重要影响。“Discover Gansu”作为甘肃文旅海外传播媒体矩阵已成为甘肃文旅形象的海外展示窗口。本文通过研究发现，“Discover Gansu”所塑造的... 详细信息

在全球化背景下，文旅形象已经成为一个国家、一个地区的无形资产，对国家、地区的发展有重要影响。“Discover Gansu”作为甘肃文旅海外传播媒体矩阵已成为甘肃文旅形象的海外展示窗口。本文通过研究发现，“Discover Gansu”所塑造的文旅形象包含引导者、传承者和外交官三种。并通过框架和话语两条路径分析甘肃海外文旅形象建构过程中包含的策略：通过框架界定甘肃并凸显甘肃特点；通过话语挖掘文旅价值，赋予其生命情感。

关键词：文旅形象 “Discover Gansu” 海外形象建构

机电类专业《工程力学》课程教学改革探索与实践

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内江科技 2024年第2期45卷 154-156页

作者：符双学李家宇广东轻工职业技术学院广州民航职业技术学院

基于《工程力学》课程的教学现状,本文从优化课程设计理念与思路、改革教学方法、改革考核方式等三个方面提出改革。以信息化教学为载体,构建“六维度”信息技术与教育学深度融合的体系,以项目驱动为主要教学模式,充分调动学生积极性,... 详细信息

基于《工程力学》课程的教学现状,本文从优化课程设计理念与思路、改革教学方法、改革考核方式等三个方面提出改革。以信息化教学为载体,构建“六维度”信息技术与教育学深度融合的体系,以项目驱动为主要教学模式,充分调动学生积极性,全面提升教学质量,提高学生的社会适应能力,并取得良好的教学效果。该课程的改革成效为相关专业基础课程的教学改革提供了一定的借鉴。

关键词：信息化教学提升教学质量深度融合机电类专业《工程力学》课程项目驱动社会适应能力教学改革

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地基光电成像系统中单芯轴的设计与优化

红外与激光工程 2024年第3期53卷 149-161页

作者：祝汉旺薛向尧邵明振张文豹李赏王秀硕王广义杨欣宇中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033 中国科学院大学北京100049

在大俯仰角和极端温差条件下,保持地基光电成像系统主镜面形精度的稳定性是关键。文中提出了一种新型单芯轴支撑结构,旨在提高主镜在极端环境下的稳定性和热膨胀适应能力,从而保证面形精度。通过卡式第二定理深入分析单芯轴应力尺寸链... 详细信息

在大俯仰角和极端温差条件下,保持地基光电成像系统主镜面形精度的稳定性是关键。文中提出了一种新型单芯轴支撑结构,旨在提高主镜在极端环境下的稳定性和热膨胀适应能力,从而保证面形精度。通过卡式第二定理深入分析单芯轴应力尺寸链参数对镜面误差的影响,并结合Isight平台和多岛遗传算法进行结构参数优化,实现了结构稳定性与面形精度的平衡。仿真结果表明,在不同环境条件下,主镜的均方根波前误差(RMS)均小于30 nm,峰值差(PV)小于120 nm,满足光学成像的高标准要求。此外,在ΔT=80℃、主镜光轴水平状态下,RMS和PV的优化率分别达到59.99%和23.2%,刚体位移的优化率高达21.96%,体现了设计的高效性。在20℃和40℃的控制室温条件下进行的激光干涉仪测试进一步证实了设计的有效性,以及与仿真结果的高度一致性。该研究为在大温差、大俯仰角条件下的地基光电成像系统中,中口径主镜的支撑结构设计提供了有力的参考,特别是在提高主镜面形精度方面具有重要意义。未来的研究将探讨该结构在更广泛温差和更大口径主镜下的应用,以及进一步优化其光学性能和结构稳定性。

关键词：光电成像主镜支撑有限元分析优化设计单芯轴