项目名称: 固态型太阳能利用系统的微/纳尺度能量转换机理与调控方法研究

项目编号: No.51336003

项目类型: 重点项目

立项/批准年度: 2014

项目学科: 能源与动力工程

项目作者: 宣益民

作者单位: 南京航空航天大学

项目金额: 284万元

中文摘要: 本项目围绕基于光伏与热电转换耦合的太阳能高效全频谱利用中需要深入研究的若干共性关键热科学问题:(1)微/纳尺度太阳能高效捕获与吸收机理;(2)微/纳尺度能量输运、转换特性与调控方法;(3)复合固态型太阳能利用系统能量匹配机制。揭示微/纳尺度太阳能的强化吸收机理,提出太阳能宽光谱、等方性的强化吸收方法。阐明光伏电池表面微结构、电池温度对电池能量输运与转换过程的影响规律。诠释基于光伏与热电转换耦合的固态型太阳能利用系统的能量匹配机制,发展太阳能全光谱利用技术。从微/纳尺度系统地研究光子、电子和声子等能量载流子的捕获吸收、激发产生、迁移扩散、转化利用等过程,深入认识载流子与物质的相互作用机制,研究将丰富能源科学领域的内涵,对提高太阳能的能量利用效率、发展基于固态型能源器件的太阳能高效全光谱利用方法有着重要的学术意义和应用前景。

中文关键词: 太阳能全频谱利用;光电转换;热电转换;微/纳尺度;

英文摘要: This research focuses on several critical thermal scientific issues of full spectrum utilization of solar energy in photovoltaic - thermoelectric hybrid devices: (1) the mechanism of high efficient photon capture and absorption; (2)the micro/nano scale energy transportation , conversion and control methods; (3) the energy matching mechanism and designing method of solid-state hybrid solar energy utilization devices. The mechanism of interaction between solar light and surface structure as well as the mechanism of photon absorption enhancement will be revealed in micro/nano scale. the method to achieve omnidirectional wide-spectrum enhanced absorption of solar cells is proposed. This research will establish the transportation and conversion theory of photo-generated carriers in solar cells, interpret the interaction mechanism and characterization between energy carriers and the surface structure, temperature of the solar cell. Furthermore, this research will also study the full spectrum photovoltaic - thermoelectric hybrid utilization, setup theoretical methods of energy matching and optimal designation based on photovoltaic - thermoelectric hybrid devices, develop new technologies of full spectrum utilization of solar energy. This research will study the capture, generation, transportation and conversion of the energy carriers such as photons, electrons and phonons, as well as reveal the interactions between energy carriers and materials. It will enrich the connotation of the energy science, and have significant academic and industrial worth for improving the efficient of solid-state solar energy devices.

英文关键词: full spectrum utilization of s;photoelectric conversion;thermoelectric conversion;micro/nano scale

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