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自由载流子屏蔽效应解锁超宽禁带半导体CaSnO3中的高电子迁移率
Free-carrier screening unlocks high electron mobility in ultrawide bandgap semiconductor CaSnO3
Jiayi Gong · Chuanyu Zhang · Wenjie Hu · Applied Physics Letters · 2025年1月 · Vol.127
龚佳一、张传宇、胡文杰、周金健。自由载流子屏蔽效应显著抑制电离杂质散射,从而在超宽禁带半导体CaSnO3中实现高电子迁移率。本研究结合第一性原理计算与输运理论,系统分析了不同掺杂浓度下的电子散射机制。结果表明,随着载流子浓度增加,自由载流子诱导的屏蔽作用有效降低杂质势垒,使迁移率反常升高。该发现为优化透明导电氧化物及高功率电子器件中的载流子输运提供了新思路。
解读: 该研究揭示的CaSnO3超宽禁带半导体中高电子迁移率特性,对阳光电源功率器件技术具有重要启发。其高迁移率特性可应用于SG系列光伏逆变器和ST系列储能变流器的新一代功率模块设计,有望提升器件导通性能、降低开关损耗。特别是在1500V高压系统中,CaSnO3作为SiC/GaN的潜在替代材料,可进一步优化...
考虑ENSO事件的高比例可再生能源系统季节性储能容量优化配置
Optimal Capacity Allocation of Seasonal Energy Storage for High-Proportion Renewable Energy System Considering ENSO Events
Jiawei Zhang · Xiaoyan Bian · Yudan Gu · Qibin Zhou 等6人 · IEEE Transactions on Sustainable Energy · 2024年10月
近年来,厄尔尼诺-南方涛动(ENSO)引发的极端天气对高比例可再生能源电力系统造成显著影响,导致源荷间出现季节性电力失衡。为此,本文提出一种考虑ENSO事件的高比例可再生能源系统季节性储能(SES)容量优化配置模型。首先,构建考虑ENSO事件的源荷不匹配评估模型,采用Spearman相关系数分析ENSO指数与源荷数据的相关性,并基于三种共享社会经济路径(SSPs),利用改进的随机森林回归算法(RFRA)以ENSO指数和相关气象指标为输入建立预测模型,进而计算各SSP下的源荷不平衡量;其次,建立以...
解读: 该季节性储能容量优化配置技术对阳光电源PowerTitan大型储能系统和ESS集成方案具有重要应用价值。研究提出的考虑ENSO极端气候事件的源荷不匹配评估模型,可直接应用于ST系列储能变流器的容量规划策略,通过Spearman相关性分析和改进随机森林算法预测长周期功率波动,为储能系统EMS能量管理提...
基于遗传算法的梯形磁芯三相耦合电感多目标优化
Genetic Algorithm-Based Multiobjective Optimization of Three-Phase Coupled Inductor With Ladder Magnetic Core
Yifeng Wang · Zhongda Wang · Xiaoyong Ma · Han Cui 等6人 · IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics · 2025年1月
交错并联升压变换器(IBC)广泛应用于电动汽车车载电源,对转换效率和功率密度要求较高。本文采用一种具有梯形磁芯的三相耦合电感,并提出基于遗传算法(GA)的多目标优化方法,兼顾转换器效率与电感体积。通过构建包含交流磁通分析的磁阻模型,建立综合目标函数与约束条件,利用GA实现全局优化,获得效率与体积的Pareto前沿。实验搭建30 kW样机,功率密度达22 kW/L,最高效率98.6%;相比非耦合电感,体积减少43.8%,功率密度提升12.8%。
解读: 该梯形磁芯三相耦合电感优化技术对阳光电源车载电源和储能系统具有重要应用价值。在新能源汽车产品线,可直接应用于OBC充电机的交错并联升压拓扑,实现体积减少43.8%、功率密度提升至22 kW/L,满足车载高集成度需求。在ST系列储能变流器中,该技术可优化DC-DC升压级设计,提升系统效率至98.6%以...
基于单元级的有限控制集模型预测控制在并联三相三电平逆变器中的应用
Cell-by-Cell-Based Finite Control Set Model Predictive Control for Paralleled Three-Phase Three-Level Inverters
Hanbin Zhou · Jian Yang · Xiaojiao Chen · Liansheng Huang 等6人 · IEEE Transactions on Industrial Electronics · 2024年7月
针对有低开关频率要求的高功率并联三相三电平逆变器,本文提出了一种基于逐个单元(CBCB)的新型有限控制集模型预测控制算法。首先,CBCB架构包含两个控制时序交错半个周期的独立逆变器。其次,在CBCB架构内,阐述了一种估计误差更小的延迟补偿方案。此外,为每个独立逆变器设计了一种新型代价函数,使等效控制频率提高一倍。第三,为提高计算效率,在相电压跃变约束和低相环流(PCC)要求下预选候选电压矢量。与传统的分散式有限控制集模型预测控制(FCS - MPC)算法和现有的优化算法相比,所提算法在低平均开关...
解读: 从阳光电源的业务视角来看,该论文提出的"逐单元"有限集模型预测控制算法对我司大功率光伏逆变器和储能系统产品线具有重要应用价值。 在技术层面,该算法针对并联三相三电平逆变器的控制难题提出了创新性解决方案。通过错开半个周期的交错控制时序设计,使等效控制频率提升一倍,这对我司1500V大功率光伏逆变器和...
模块化多电平矩阵变换器与低频海上风电场协调惯性响应控制策略
Coordinated Inertial Response Control Strategy for Modular Multilevel Matrix Converter and Low Frequency Offshore Wind Farm
Yibo Li · Qiuwei Wu · Yafeng Jiang · Jian Chen 等5人 · IEEE Transactions on Industry Applications · 2025年4月
模块化多电平矩阵变换器(M³C)是低频输电技术的核心组件,该技术可使海上风电系统与陆上交流(AC)系统解耦。这使得海上风电场(OWF)无法直接响应陆上系统的频率变化。因此,本文利用M³C的子模块电容电压(SM - CV)来传递电网频率变化信息,并提出一种M³C与OWF协同向陆上交流系统提供惯性响应的控制策略。建立了M³C的SM - CV与电网频率之间的关系,赋予了M³C惯性响应能力。利用M³C的SM - CV变化获取所需的低频变化信息,然后利用信号通道将低频频率变化信息传递给OWF。对OWF采用...
解读: 该研究的M3C虚拟惯性控制策略对阳光电源的储能和风电产品线具有重要参考价值。首先,虚拟惯性控制技术可直接应用于ST系列储能变流器和PowerTitan系统,提升其电网支撑能力。其次,协调控制思路可用于优化阳光电源风电变流器的VSG控制算法,特别是在大型海上风电项目中。此外,频率解耦与惯性响应的创新方...
四芳基噻吩并噻吩:染料敏化太阳能电池中抑制电荷复合的高效宽隙染料核心
Tetraarylthienothiophene: An efficient charge recombination-suppressed center for wide-gap dyes in dye-sensitized solar cells
Yi-Qiao Yan · Yi-Zhou Zhu · Jian-Yu Zheng · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.289
为了应对在染料敏化太阳能电池中共敏化过程中,辅助染料因光谱响应受限而在提升短路电流密度(JSC)的同时维持高开路电压(VOC)所面临的挑战,设计并合成了三种具有不同三苯胺(TPA)电子给体和噻吩并[3,2-b]噻吩(TT)π-桥修饰的宽隙有机染料YYQ11–13。与未修饰的参照染料D1π6A1相比,在TPA给体外围引入常规的己氧基链(YYQ11)可使功率转换效率(PCE)提高10%;而将TT核心转变为四芳基噻吩并噻吩(TATT)中心(YYQ12)则可使PCE提升30%。当同时结合上述两种修饰策略...
解读: 该染料敏化太阳能电池技术通过四芳基噻吩并噻吩(TATT)中心抑制电荷复合,实现开路电压与短路电流同步提升,对阳光电源SG系列光伏逆变器的MPPT优化算法具有启发意义。其三维结构抑制载流子复合的机制可借鉴于SiC/GaN功率器件的栅极驱动优化,降低开关损耗。共敏化策略与多MPPT通道协同控制理念契合,...
钙钛矿材料与太阳能电池的数字化制造
Digital manufacturing of perovskite materials and solar cells
Zixuan Wangabc1 · Zijian Chenbcd1 · Boyuan Wangbc1 · Chuang Wu 等12人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.377
摘要 与已发展了半个世纪的晶硅电池相比,钙钛矿太阳能电池(PSCs)的光伏转换效率在短短15年内已超过26%,成为当前备受关注的研究热点。然而,传统研究方法在应对钙钛矿材料(PVKs)成分多样、合成复杂以及需精确调控性能等方面面临诸多挑战。本综述系统阐述了钙钛矿材料在数字化制造方面的最新研究进展,重点涵盖实验室自动化、数据驱动的理性设计、高通量实验以及机器学习(ML)算法等方向。首先,论述了实验室自动化在显著提升实验效率与可重复性方面的重要作用;其次,强调了数据驱动方法在指导钙钛矿材料及器件理性...
解读: 钙钛矿电池数字化制造技术对阳光电源光伏逆变器产品线具有前瞻价值。该技术通过机器学习和高通量实验加速新型光伏材料开发,其26%转换效率已接近晶硅电池。阳光电源SG系列逆变器可提前布局钙钛矿电池适配性研究,针对其独特的IV特性优化MPPT算法;iSolarCloud平台可集成数据驱动方法,实现钙钛矿组件...
基于加速应力测试预测实际运行中TOPCon光伏组件的潜在诱导衰减
Prediction of potential induced degradation for TOPCon PV modules working in field based on accelerated stress testing
Zhiwei Li · Kai Yu · Le Wang · Jian Huang 等10人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.290
摘要 潜在诱导衰减(PID)是光伏(PV)组件在高系统电压、高湿度和高温环境下运行时面临的一个严重问题,可能导致显著的性能损失。本研究建立了一种基于双面玻璃结构的隧穿氧化层钝化接触(TOPCon)电池组件来预测实际应用中PID衰减行为的方法。采用阿伦尼乌斯方程(Arrhenius equations),结合光照强度为800 W/m²的稳态试验箱中获得的PID数据,对光伏组件功率衰减速率进行拟合。此外,评估了不同温度条件下的加速因子(AF),即加速测试中的功率衰减速率与实地衰减速率之比。该方法被应...
解读: 该TOPCon组件PID预测方法对阳光电源SG系列光伏逆变器及iSolarCloud平台具有重要价值。研究揭示不同气候区PID衰减规律(华南30年衰减1.57%,中东1.13%),可指导1500V高压系统设计优化。建议将Arrhenius加速因子模型集成至iSolarCloud预测性维护算法,针对高...
基于CdTe光伏与太阳跟踪装置增强的太阳能驱动电解制氢系统性能评估
Performance assessment of solar-driven electrolytic hydrogen production systems enhanced by CdTe PV and sun-tracking device
Mingyuan Wang · Jinzhi Zhou · Jie Ji · Jian Song 等5人 · Applied Energy · 2025年1月 · Vol.390
摘要 太阳能光伏(PV)驱动质子交换膜(PEM)电解槽用于制氢时,其运行稳定性和能量效率与其工作条件密切相关。然而,由于昼夜和季节变化,太阳辐照度存在大幅波动,这对太阳能光伏-PEM系统不利。为解决上述问题,本文提出一种新型的碲化镉(CdTe)光伏耦合PEM电解槽系统,并配备跟踪装置,以提升光伏输出功率及系统运行稳定性。在MATLAB/Simulink中建立了数值模型,并通过实验数据进行了验证。研究了太阳辐照度、环境温度、PEM电解槽阴极压力和操作温度以及光伏组件旋转角度对系统性能的影响。数值模...
解读: 该CdTe光伏-PEM电解制氢系统研究对阳光电源光储氢一体化方案具有重要参考价值。文中太阳辐照波动导致的系统稳定性问题,可通过我司ST系列储能PCS配合PowerTitan储能系统平抑功率波动,提升电解槽运行稳定性。SG系列光伏逆变器的MPPT优化技术可进一步提升9.45%的STH效率。追踪装置提升...
基于自驱动Sb2Se3异质结光伏探测器的载流子动力学分析及其宽光谱响应
Carrier dynamics analysis of self-powered Sb2Se3 heterojunction photovoltaic detectors with a broad spectral response
Yu Cao · Jiaqi Chen · Jing Zhou · Sanlong Wang 等10人 · Solar Energy · 2025年1月 · Vol.288
简化器件结构并降低制造成本是推动光伏探测器发展的有效策略。在本研究中,我们结合理论与实验方法,开发了一种基于ZnO:B/Sb2Se3的自驱动异质结光伏探测器。采用近空间升华技术,在宽带隙ZnO:B衬底上生长出高度(002)取向、高光敏性的Sb2Se3薄膜,从而构建高性能异质结。多功能ZnO:B不仅作为n型层形成用于自供电的异质结结构,同时还充当透明前电极,显著简化了器件结构。与此同时,通过理论模拟,我们系统研究了Sb2Se3体缺陷、界面缺陷以及ZnO:B层和MoO3层厚度对器件性能的影响。值得注...
解读: 该ZnO:B/Sb2Se3异质结光伏探测器技术对阳光电源SG系列光伏逆变器的MPPT优化具有重要参考价值。其载流子动力学分析方法可用于优化逆变器的光伏输入响应特性,特别是400-900nm宽光谱响应机制有助于提升SG系列在弱光和复杂光照条件下的发电效率。自供电异质结结构的低复合率设计理念,可启发功率...