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用于高效钙钛矿太阳能电池的二氧化锡电子传输层的改性研究

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用于高效钙钛矿太阳能电池的二氧化锡电子传输层的改性研究

作者：谭俊伟吉林大学

学位级别：硕士

混合有机无机金属卤化物钙钛矿型太阳能电池（PSCs）因其优异的半导体属性,例如出色的光吸收性能、载流子寿命延长、可调的带隙范围、低光生激子结合能及对缺陷的较高容忍性,在光伏转换效率方面实现重大飞跃。正型结构PSCs已验证效率达... 详细信息

混合有机无机金属卤化物钙钛矿型太阳能电池（PSCs）因其优异的半导体属性,例如出色的光吸收性能、载流子寿命延长、可调的带隙范围、低光生激子结合能及对缺陷的较高容忍性,在光伏转换效率方面实现重大飞跃。正型结构PSCs已验证效率达到25.7%,反型结构器件的效率更是达到26.0%,接近于单晶硅太阳能电池的极限,但仍未达到理论的肖克利奎伊瑟极限。电子传输层（ETL）是钙钛矿活性层的关键组成部分,对钙钛矿的结晶生长和载流子的传输具有重要影响。通过采用合适的优化策略,可以改善ETL的光电特性和界面电荷传输性能,调节钙钛矿层的晶体生长,从而显著提升PSCs的光伏性能。本研究通过选用两种功能性分子对ETL和钙钛矿层进行了协同优化,成功制备出高性能的钙钛矿太阳能电池,并取得了以下创新性成果:1.通过引入亚氨基二乙酸（IDA）这种多功能分子到SnO2中,我们成功的改善了正型钙钛矿太阳能电池中SnO2电子传输层以及钙钛矿活性层的缺陷状态。采用IDA修饰的SnO2（即I-SnO2）制备的电池获得了24.02%的PCE,相比于未经IDA处理的对照样品（22.32%）实现了显著的性能提升,同时也大幅增强了电池的稳定性。性能的提高主要得益于以下几点:IDA中的羧基基团有效钝化了SnO2中的氧空位并中和了表面过量的羟基,促进了ETL与钙钛矿界面能级的优化匹配;另外,IDA的引入还提升了钙钛矿薄膜的结晶质量,降低了界面处的缺陷数量,进而提高了载流子的有效提取效率。因此,经过IDA处理的钙钛矿太阳能电池在载流子提取和传输方面表现出更优异的性能,显著降低了电池的滞回现象,并显著提升了其长期稳定性。2.通过使用二氨基乙基磷酸（2-AEP）作为掺杂剂,我们成功提高了钙钛矿太阳能电池的性能。2-AEP的加入不仅降低了SnO2电子传输层中的缺陷,还促进了钙钛矿薄膜结构的改善和稳定,从而提升了整个器件的能量转换效率。具体而言,2-AEP内的磷酸基与Sn形成配合作用,有效降低了SnO2 ETL中氧的缺陷,增强了薄膜的导电性。此外,2-AEP中的氨基还能钝化未配位的Pb2+,促成了更优的钙钛矿活性层,从而提高了器件性能。由于钙钛矿结晶质量的提高和缺陷的减少,2-AEP处理后的器件显示出了更优秀的光伏性能。

关键词：钙钛矿太阳能电池电子传输层多功能有机分子 SnO2改性缺陷钝化

基于少模光纤光栅的波分模分复用信号全光码型转换研究

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基于少模光纤光栅的波分模分复用信号全光码型转换研究

作者：谭俊杰广州大学

学位级别：硕士

随着通信数据的不断增长,为了进一步提高现有光通信网络的系统容量,波分复用（WDM）和模分复用（MDM）相结合的二维复用技术将会是未来的高速大容量光通信网络采用的重要技术之一。未来的波分-模分（WDM-MDM）光通信系统将灵活采用适当... 详细信息

随着通信数据的不断增长,为了进一步提高现有光通信网络的系统容量,波分复用（WDM）和模分复用（MDM）相结合的二维复用技术将会是未来的高速大容量光通信网络采用的重要技术之一。未来的波分-模分（WDM-MDM）光通信系统将灵活采用适当的调制格式应对不同的网络使用场景,以进一步提高光通信系统的传输容量,因此在不同场景的网络之间接口处需要全光码型转换器来实现不同调制格式之间的转换。目前针对WDM-MDM系统全光码型转换的研究尚且缺乏,如何实现多模式、多通道的同步码型转换,是一个亟待研究的问题。基于上述研究背景,研究探讨设计单个少模光纤光栅（FM-FBG）作为全光码型转换器,以实现WDM-MDM系统中不同调制格式之间的全光码型转换。概况全文,主要研究有如下方面:（1）针对WDM-MDM系统场景,提出一种能实现多模式、多通道光信号同步处理的FM-FBG设计方法。根据FM-FBG响应光谱在不同空间模式激发下的特性,提出一种响应光谱错峰对准的光信号同步处理方案,并推导出实现错峰对准的条件,实现LP01与LP11模式的FM-FBG梳状响应光谱反射通道在多个目标波长处重合,达到多模式、多通道光信号同步处理的目的。仿真结果显示,根据所提出的错峰对准方案进行设计FM-FBG,其LP01与LP11模式响应光谱能在多个目标波长处重合,实现对LP01与LP11模式输入信号进行同步光学处理。（2）研究在WDM-MDM系统中使用FM-FBG实现多模式、多通道的码型转换并进行仿真。根据归零码（RZ）与非归零码（NRZ）之间的频谱差异特点,为FM-FBG设计优化目标响应光谱,结合所提出的响应光谱错峰对准FM-FBG设计方法,设计FM-FBG实现同时对LP01与LP11模式在300GHz信道间隔、40Gbit/s速率下两个信道的RZ码到NRZ码同步码型转换。仿真结果显示,输入的RZ信号通过FM-FBG滤波后能被很好地转换为目标NRZ码型且转换后的码型信号眼图干净和具有较高的Q值（>25d B）。（3）进一步验证了所提出FM-FBG错峰对准码型转换设计方案通用性。通过减少输入信号信道间隔与增加输入信号信道数量,并根据载波抑制归零码（CSRZ）与NRZ码之间的频谱差异特点,为FM-FBG设计优化目标响应光谱,结合所提出的响应光谱错峰对准FM-FBG设计方法,设计使用FM-FBG实现同时对LP01与LP11模式在200GHz信道间隔、40Gbit/s速率下四个信道的CSRZ码到NRZ码同步码型转换。仿真结果显示,输入信号通过FM-FBG滤波后能被很好地转换为目标码型并转换后的码型信号眼图干净和具有较高的Q值（>14d B）。此外,对所设计的FM-FBG进行了转换后码型质量随中心波长漂移的鲁棒性测试,结果显示在FM-FBG中心波长失谐情况不超过原始设计滤波器响应光谱带宽10%情况下进行滤波,输出码型仍具有较高Q值（>12d B）。

关键词：全光码型转换波分-模分复用系统少模光纤光栅光学滤波器

自然来流桥梁主梁表面压力特性实测分析与预测

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自然来流桥梁主梁表面压力特性实测分析与预测

作者：谭俊峰重庆交通大学

学位级别：硕士

桥梁主梁结构的表面风压分布规律对于桥梁抗风设计来说至关重要,对于在役的大跨桥梁而言,预测其在不同风环境的来流作用时,作用于主梁表面的风荷载分布对于桥梁结构本身的风致响应有重要参考意义。现场实测能提供最真实的桥梁表面风压... 详细信息

桥梁主梁结构的表面风压分布规律对于桥梁抗风设计来说至关重要,对于在役的大跨桥梁而言,预测其在不同风环境的来流作用时,作用于主梁表面的风荷载分布对于桥梁结构本身的风致响应有重要参考意义。现场实测能提供最真实的桥梁表面风压分布规律及风致响应行为。受限于施工或在役桥梁通车等客观因素,现场实测难于直接获取完整的桥梁表面压力分布,因此根据已知观测区域的压力信息来预测其他未知区域的主梁表面压力信息就变得非常重要。以深中通道非通航孔桥的110m跨钢箱梁桥为工程背景,对具有复杂气动特性的双幅箱梁断面开展现场实测,通过在实桥布置压力传感器及风速仪等观测设备获取自然来流下双幅箱梁表面压力分布特性。为克服受施工及通车等客观因素导致不能获取完整的压力分布的现实问题,通过风洞试验大比例节段模型测压试验获得双幅箱梁表面压力场映射关系,结合本征正交分解和人工神经网络进行学习训练得出一种能根据已知压力信息对未知区域压力场进行预测的模型,并对模型预测的准确性进行验证。随后基于迁移学习技术利用现场实测获得的自然来流下的主梁表面压力信息对模型进行再训练,从而使模型能对原型桥梁主梁表面不同区域的压力时程进行补点预测,以获取真实来流作用下原型桥梁主梁表面压力场的特征并进行分析。主要研究内容及结论如下:(1)为获取真实来流作用下气动特性较为复杂的双幅箱梁断面表面风荷载信息,开展双幅主梁表面风压现场实测,对双幅箱梁的静态绕流情况进行讨论,对其平均风压、脉动风压及时频变化进行分析并与风洞试验结果进行对比。结果表明,相较于传统的风洞试验,真实来流环境下气流流经双幅箱梁表面引发的压力变化更为复杂,风洞试验和现场实测的双幅箱梁压力脉动表现存在明显差异,风洞试验环境在静态下的脉动风压分布较为平均,而在真实流场下,相对风洞环境双幅箱梁的绕流特性出现了一定的变化,尤其是对于流场复杂的区域及气流流经箱梁拐角处产生分离引起的气流扰动对箱梁的作用要更为突出。对中央间隙及尾流区域观测获得的压力时程作时频分析并没有发现存在明显有规律的旋涡脱落现象,通过对比两种不同研究方法相同观测点处压力脉动功率谱发现真实来流中存在的紊流等因素会导致尾流区的涡脱现象消失,改变了双幅箱梁尾流区域的流场行为。(2)为克服因施工及上表面行车导致表面观测点布置有限的问题,根据桥梁主梁表面压力信息的特点,本征正交分解(POD)和人工神经网络反向传播神经网络(BPNN)获取主梁表面不同区域压力场之间的映射关系,建立主梁表面压力预测模型。通过风洞节段模型测压试验数据对预测模型进行训练,从平均风压、脉动风压及相关谱函数的对比表明模型能较准确地预测整体箱梁的表面压力分布情况,在功率谱预测方面,模型在对压力脉动值较低的区域进行预测时保留了关键的脉动特征信息,而对于脉动压力值较高的关键区域,模型的预测表现则更好。(3)为使POD-BPNN预测模型能适应现场实测数据,完成对实测双幅箱梁表面气动力的预测任务,通过机器学习方法迁移学习利用现场实测数据对基于风洞试验数据的POD-BPNN模型进行参数融合微调,以实现模型可以对现场的原型桥梁主梁表面气动力进行补点预测。通过未经训练的工况对微调后的模型在平均风压、脉动风压及相关谱函数进行对比发现,模型对于现场实测的补点预测效果较为良好,也能基本还原关键区域如双幅箱梁的槽间以及尾流区等关键区域的脉动特征。该方法能有效地对原型桥梁未知区域进行预测补充,为原型桥梁的整体表面压力分布的获取提供了一种有效的方法。综上所述,本研究对自然来流下的双幅箱梁表面压力特性进行分析,并提出了一种适用于原型桥梁主梁的补点预测方法,但仅针对结构静态时的表面压力场开展了相关工作,后续研究将结合计算流体力学(CFD)和以及在现场实测布置多普勒激光雷达等研究方法对原型桥梁整体绕流情况作进一步研究。并考虑深入分析风致振动下桥梁主梁整体流场与压力场之间的映射关系,为风致振动预警提供必要参考。

关键词：现场实测自然来流双幅箱梁风压特性智能预测

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冲击式水轮机水斗设计方法及性能优化

清华大学学报（自然科学版） 2024年第5期64卷 852-859页

作者：孙启轩谭磊清华大学能源与动力工程系水圈科学与水利工程全国重点实验室北京100084

雅鲁藏布江下游蕴藏着丰富的水电资源,具有高水头、大容量等特点,冲击式水轮机是优选机型。转轮是冲击式水轮机的核心过流部件和做功部件,水斗形状对转轮性能至关重要。该文将水斗三维几何形状的构造线划分为轮廓线、过流剖面线和引导线... 详细信息

雅鲁藏布江下游蕴藏着丰富的水电资源,具有高水头、大容量等特点,冲击式水轮机是优选机型。转轮是冲击式水轮机的核心过流部件和做功部件,水斗形状对转轮性能至关重要。该文将水斗三维几何形状的构造线划分为轮廓线、过流剖面线和引导线3类,给定若干特征参数,提出了一种可控参数的冲击式水轮机水斗三维设计方法。选择水斗深度、宽度增量、出水边角度、分水刃角度和缺口圆直径等参数对冲击式水轮机水斗开展正交优化。由极差分析可知,宽度增量对转轮效率的影响最大,对出水边角度、缺口圆直径和水斗深度的影响较小,对分水刃角度的影响最小。优化后,冲击式水轮机的水力效率增加了6.71%。相比于原型水斗,优化水斗的总扭矩更大,在扭矩减少至0的过程中平缓过渡,有利于提高机组的水力效率和运行稳定性。

关键词：冲击式水轮机水斗设计方法正交优化数值模拟

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高校学生心理健康教育的对策

知识窗(教师版) 2024年第10期 83-85页

作者：谭俊运城学院

文章针对当前高校学生心理健康教育的难点问题，从高校和社会两个层面提出针对性的解决对策，并对未来高校学生心理健康教育的改进方向进行了展望。

关键词：高校心理健康教育实施方案效果评估改进方向

考虑“响应-碳排放”责任耦合交易的IDR策略研究

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中国电机工程学报 2024年第4期44卷 1322-1338,I0007页

作者：许刚郭子轩华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206

综合需求响应(integrated demand response,IDR)作为区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)维持供需平衡、实现分布式能源就地消纳的重要途径,已成为当下的研究热点。但现有IDR研究存在3个方面不足:综合能源服务商(... 详细信息

综合需求响应(integrated demand response,IDR)作为区域综合能源系统(regional integrated energy system,RIES)维持供需平衡、实现分布式能源就地消纳的重要途径,已成为当下的研究热点。但现有IDR研究存在3个方面不足:综合能源服务商(integrated energy service provider,IESP)制定激励策略时,未考虑区域内用户的响应疲劳特性;在实施IDR的复杂场景下,未考虑区域IESP间的响应责任交易;忽略响应责任与碳排放责任的耦合关系。为此,首先分析用户响应意愿随响应次数的演化特性,通过引入响应疲劳函数实现对用户响应疲劳特性的有效建模;在此基础上,根据IESP的响应任务类型,设置多个IESP参与IDR的复杂场景。进一步,为实现各IESP参与IDR的经济性与低碳性,在考虑复杂场景下IESP间响应责任交易时的能源转移与碳排放责任转移基础上,建立响应责任-碳排放责任耦合交易机制。最终,采用基于自适应迭代步长的议价方法以确定最优交易价格。通过仿真算例验证所提模型的有效性:考虑用户响应疲劳特性的改进模型使用户的总收益提升27%;所提交易机制不仅使各场景下IESP的总成本分别降低15.8%、9.8%、94.1%,还使典型场景下IESP的碳排放量降低17.8%,提高IESP参与IDR的经济性与低碳性,实现IESP与用户的共赢。

关键词：综合需求响应响应责任碳排放责任交易机制复杂场景

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北宋前期的取士政策与文臣群体转型

山东社会科学 2024年第7期 123-133页

作者：闻轩轩河南师范大学历史文化学院

伴随着政治形势和统治思想的转变,北宋前期取士政策先后经过多次调整。宋太祖采取重吏道和用吏治之臣的统治策略,形成文吏主政的政治局面。宋太宗则大兴科举,重用文学之士,使得朝中臣僚逐渐从文吏转变为文士;其对举子和官吏习法明法的提... 详细信息

伴随着政治形势和统治思想的转变,北宋前期取士政策先后经过多次调整。宋太祖采取重吏道和用吏治之臣的统治策略,形成文吏主政的政治局面。宋太宗则大兴科举,重用文学之士,使得朝中臣僚逐渐从文吏转变为文士;其对举子和官吏习法明法的提倡,促使科举出身的文士兼具吏能。然而在诗赋取士下,宋廷面临着“文士虽多,通经者甚少”的问题,臣僚反对诗赋取士的呼声不断高涨。针对这一情况,宋真宗先是规定“策问宜用经义,参之时务”,又推行“兼考策论”的取士政策,于是到宋仁宗天圣、明道年间,进士阶层不仅兼善文学、吏能,还具备一定的经学素养。文臣群体的身份转型,为宋代士大夫政治的建立奠定了基础。

关键词：北宋前期文臣群体取士政策士大夫

考虑用户比价行为的综合需求响应低碳优化策略

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电网技术 2024年第3期48卷 1043-1052页

作者：许刚郭子轩华北电力大学电气与电子工程学院北京市昌平区102206

在我国“双碳”背景下,建立综合能源系统(integrated energy system,IES)已经成为实现“碳达峰”、“碳中和”目标,加快能源结构转型的重要举措,而综合需求响应(integrated demand response,IDR)是综合能源系统减少碳排放、缓解供需双... 详细信息

在我国“双碳”背景下,建立综合能源系统(integrated energy system,IES)已经成为实现“碳达峰”、“碳中和”目标,加快能源结构转型的重要举措,而综合需求响应(integrated demand response,IDR)是综合能源系统减少碳排放、缓解供需双侧不平衡的有效途径。然而,现有关于IDR的研究大多仅考虑其经济效益,未考虑其环境效益,忽略了需求侧用户对不同时段激励价格的比价行为以及不同用户的差异化响应特性。该文提出了基于碳排放因子的IDR碳排放折算模型,并将碳排放成本加入综合能源系统服务商(integrated energy system provider,IESP)的目标函数中;通过建立激励交叉弹性耦合矩阵对用户的比价行为进行了有效建模以提升模型的精确性;同时计及用户的差异化响应特性,通过制定差异化的激励策略以充分挖掘用户的响应潜力。所提模型被建立为一个IESP-用户双层优化模型,并将该模型转化为了一个单层的凸优化模型以实现高效地求解。最后通过仿真算例验证了模型的有效性,不仅减少了碳排放量,同时降低了IESP的响应成本并提升了用户的舒适度,实现了多方共赢。

关键词：碳排放综合能源系统综合需求响应交叉弹性耦合特性

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带拒绝推理的反绎学习方法

计算机研究与发展 2024年第7期61卷 1791-1798页

作者：黄宇轩姜远计算机软件新技术全国重点实验室(南京大学) 南京210023

近年来,许多研究工作致力于将数据驱动的机器学习和知识驱动的逻辑推理相结合,以提高机器学习的性能.其中,不少工作尝试利用反绎推理,将机器学习与逻辑推理融合到一个框架中.这些方法通过机器学习模型生成伪标记,然后利用反绎推理来修... 详细信息

近年来,许多研究工作致力于将数据驱动的机器学习和知识驱动的逻辑推理相结合,以提高机器学习的性能.其中,不少工作尝试利用反绎推理,将机器学习与逻辑推理融合到一个框架中.这些方法通过机器学习模型生成伪标记,然后利用反绎推理来修正不一致的伪标记,以更新机器学习模型并多次迭代.然而,反绎中可能会存在错误标记,这些标记会对模型训练产生负面影响且难以被发现.因此提出一种带拒绝推理的反绎学习方法,它同时考虑反绎标记的模型不确定性和推理不确定性,从数据层面和知识层面综合评估反绎结果的可靠性,并通过拒绝部分反绎推理结果来避免不可靠的反绎标记对模型训练的负面影响.实验表明,提出的方法可以减少错误反绎标记的比例、加速反绎学习的训练并带来更好的性能.

关键词：反绎学习机器学习逻辑推理反绎推理神经符号学习