AM1.5
關注創建者：琳泓comsol 創建時間：2021-07-26
AM1.5的實例教程
</p><p><span style="background-color: rgb(255, 255, 255); color: rgb(25, 27, 31);"><img src="https://img.jishulink.com/202409/attachment/03e781d7307845c1b317891388404144.jpg?image_process=/format,webp/resize,w_219" alt="基于comsol的鋰電池疊片電化學耦合熱分析的圖1" width="219"></span></p><p><br></p><p> AM1.5 Global tilted 定義的位置是太陽37°角傾斜的位置，恰好等于人類文明薈萃和文史勝跡聚集之地的北緯37°。當傾斜角度等于當地緯度時，一整年獲得的能量最大。AM1.5的選取是基于美國國家航空航天局噴射推進實驗室的Gonzalez和Ross在1980年的研究建議的，從美國東北部緬因州卡里布市（緯度46°52′）到美國西南部亞利桑那州鳳凰城（緯度33°26′），約50%的用于光伏產品的太陽資源都是在AM1.5上下。AM是大氣質量Air Mass的的簡稱，并非ASTM的縮寫。可見AM1.5 Global tilted中每個詞語都是根據美國的實際情況限定的，但卻成了世界通用的標準。</p><p> AM1.5輻照度分布圖如下。
展開 使用高性能PV電池數據[3,5,6,13,14]和遵循表達式1至6，具有在可見光（<0.9μm）中一個能隙和在NIR中兩個能隙的結構（系統1）。另外一個結構是在可見光范圍內兩個能隙和在NIR中一個能隙（系統2）。
經計算，系統1的總效率為33％。考慮菲涅耳反射、衍射、串擾和CPC（復合拋物面聚光器）的損耗，轉換效率降低到29％。 如果還考慮±1.5°追跡誤差，則會產生額外的1％的損耗。對于系統1，發現最差情況IoBB為17％。
圖5.太陽的光譜輻照度，累積輻照度（∞能量）已經歸一化為1kW / m2。
在圖5（紅色）中檢查累積光譜太陽輻射，約80％的可用太陽能波長范圍低于硅的能隙（>1.1μm）。光譜分裂系統在此波長范圍中IoBB比率大于NIR。通過比較表1中系統1和系統2的結果，表明具有較大可見光譜覆蓋的系統的最壞情況IoBB為47％，超過系統1的IoBB的2.5倍。
表1 （左）NIR光譜分裂系統（右）可見光光譜分裂系統分析
若要獲得表1的模擬值，實驗濾波器需要O = 0.55（系統1）和O = 0.76（系統2）的權重疊值。已經獲得具有O = 0.35的原型濾波器（系統2），產生的IoBB > 10％。
3.1 追跡和光學損耗
全息光柵的衍射效率性能的數值模擬包括AM1.5照明下的離軸入射角，偏離法線的角度最高達到±1.5°，以模擬追跡誤差。
追跡誤差分析總結在圖6中。對于通過光柵條紋和非垂直入射（達到+1.5°）的正方向的追跡誤差，衍射角和透鏡場曲耦合的變化產生最壞情況損耗（>1％凈效率下降）。當追跡誤差朝向法線（-1.5°）時，發生相反的情況（衍射角變化補償透鏡場曲）。衍射和場曲的耦合/補償可以在上面的表1中的“Loss due to Tracking”值中看到。
展開 基于此制備得到的平面正式鈣鈦礦薄膜太陽能電池器件具有更高的能量轉化效率（22.1%），器件的長時間工作穩定性也得到了提高，在AM1.5G太陽光下工作70小時后，依然能夠保持90%的初始效率。該研究在兩步法制備鈣鈦礦薄膜與太陽能電池器件方面，為堿金屬離子的均勻高效摻入、器件性能的提高等問題提供了新的思路。相關研究成果以“Efficient Perovskite Solar Cells Fabricated Through CsCl-Enhanced PbI2 Precursor via Sequential Deposition”為題，發表于國際著名期刊Advanced Materials【Advanced Materials 1803095 (2018). DOI: 10.1002/adma.201803095】。北京大學博士生李琪為該研究論文的第一作者，趙清為通訊作者。以上研究得到了國家自然科學基金委、北京大學人工微結構和介觀物理國家重點實驗室、“2011計劃”量子物質科學協同創新中心等的資金支持。
來源：北京大學
展開 (a)在100mW cm-2的模擬AM1.5照射下，光電流響應;
(b)TiO2(藍線)和{Mo132}(紅線)的能級。箭頭表示電子的傳遞方向。
圖9. 材料的瞬態光電流圖以及電子傳遞機理圖。
(a)P2和{W72V30}的能級以及電子傳遞過程圖;
(b)開-關Xe弧光燈的光照射下(W72V30/P2)10薄膜(綠色曲線)和(PSS/P2)10薄膜(紅色曲線)的光電化學響應。
POMs作為DSSCs中的電子受體：
圖10. 膜電極的制備過程以及性能表征圖。
(a)(PW12/TiO2)3界面層光電陽極的制備;
(b)石英基板上多層膜(PW12/TiO2)n的紫外-可見吸收光譜(n=1-5);
(c)(PW12/TiO2)3界面層的AFM圖像;
(d)在AM1.5照射(100mW cm-2)下的TiCl4處理與未處理(PW12/TiO2)n(n=1-5)膜的電流-電壓曲線。
圖11. 材料的紫外-可見光譜與染料敏化光伏電池的示意圖。
(a)SiW11Co、市售P25和TiO2@SiW11Co的紫外-可見光譜;
(b)染料敏化光伏電池示意圖。
圖12. 高負載量的納米POMs簇的制備方法及電池性能測試。
(a)高負載量納米POMs簇的制備方法;
(b)AM1.5(100 mW cm-2)輻射下不同DSSCs的J-V曲線;
(c)暗電流曲線。
POMs的光敏性研究：
圖13. POMs的光譜：紫外-可見吸收光譜。
展開 該工作將應用于有機場效應晶體管（OFETs）的高遷移率n-型聚合物PNDI-DTBT（圖1a）作為聚合物受體引入all-PSCs和all-PPDs中，選用了三種不同化學結構的聚合物給體PBDB-T、J51和PCE10（圖1b）與其搭配，通過形貌調控基于PBDB-T的all-PSCs實現了8.5%的能量轉換效率，all-PPDs實現了1.32 × 10-8 A cm-2的暗電流和4.77 × 1012 Jones的比探測率（-0.1 V偏壓下），優異的器件性能展示出高遷移率n-型聚合物在有機光伏和光探測器領域的巨大應用潛力。
圖1 （a）受體PNDI-DTBT的化學結構和器件結構；（b）給體PBDB-T、J51、PCE10的化學結構。
受體PNDI-DTBT在OFET中的電子遷移率是3.1 cm2 V-1 s-1，其吸收主要集中在600?800 nm，能與給體形成較好的吸收互補和能級匹配（圖2），最優光伏性能詳見表1，基于PBDB-T的all-PSCs實現了8.5%的PCE，這主要是得益于給體更深的HOMO能級和更優的共混形貌。
圖2 （a）薄膜吸收；（b）能級；（c）J-V曲線；（d）EQE圖譜
表1 在AM1.5G光照下獲得的all-PSCs器件參數
作者進一步對基于PNDI-DTBT的all-PPDs進行了研究，在300 nm的最優活性層厚度下，PBDB-T體系由于具有更低的暗電流而獲得了4.77 × 1012 Jones的高比探測率，其探測器性能詳見圖3和表2。
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(a) AM 1.5 G太陽光譜。插圖是光熱效應加熱材料的示意圖; (b)可穿戴透明MXene & AgNP涂層，具有光驅動可愈合性能; (c)光熱治療用生物基材料微針貼片。
圖7.用于被動溫度調節的汗液蒸發。
金屬離子可以有效替代晶格中的鈦原子，從而改善光譜利用率．馮維[78]將不同價態的Fe離子摻雜到TiO2中，有效改善了TiO2的可見光響應．而摻雜的非金屬元素，如C，N，S等，可以取代晶格中的氧原子，減小禁帶寬度，提高載流子壽命．研究表明[79]，共摻雜比單摻雜更有利于提高TiO2的光催化活性．金屬沉積多考慮的是單原子貴金屬，如Pt，Au，Ag，Pd等．Feng等[80]研究表明：在相同的光照條件下(太陽光AM1.5
