Energies：太阳能与光伏系统专题高引文章合集 | MDPI 编辑荐读

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太阳能的收集、转换及利用一直是研究者们广泛关注的话题。基于此，Energies于2019年创立专题“Solar Energy and Photovoltaic Systems”，重点关注太阳能与光伏系统相关领域的最新研究进展，包括太阳能电池材料、光热转换、太阳能预测、太阳能采暖和制冷、光伏系统监测、控制及应用等方面。本期精选了发表于该专题的5篇代表性文章，涉及光电光热材料、光伏组件、光伏阵列和光伏光热系统等主题，看世界百强高校学者如何在光伏领域百花争艳。

01

Halide Perovskite Single Crystals: Optoelectronic Applications and Strategical Approaches

卤化物钙钛矿单晶：光电应用及策略方法

Yurou Zhang et al.

https://doi.org/10.3390/en13164250

卤化物钙钛矿单晶：光电应用与方法。

卤化物钙钛矿是太阳能电池、光电探测器和发光二极管等领域中最有前途的半导体材料之一。从理论上讲，与多晶相薄膜相比，基于单晶的器件会表现出更优异的性能。因此，高质量的钙钛矿单晶材料为研究钙钛矿的内在特性提供了一个良好的平台。然而，在实际情况下，卤化物钙钛矿单晶基太阳能电池的最佳功率转换效率 (PCE) 为21.9％，低于其多晶薄膜太阳能电池的最佳功率转换效率 (25.2％)，主要原因是：(1) 相对较短的扩散长度和较大的厚度不匹配导致低效率的载流子传输和收集行为，限制了单晶垂直结构上在高性能器件中的应用；(2) 存在其他障碍，例如：缺陷表面的陷阱密度高以及与功能层的相互作用弱等。

鉴于此，澳洲昆士兰大学Jung-Ho Yun博士等学者介绍并比较了用于高质量块状晶体和单晶薄膜的合成方法，然后对它们的光电应用 (包括太阳能电池、光电探测器和X射线探测器) 进行了系统的综述，最后总结了高性能应用的挑战和战略方法，并对未来的工作进行了简要展望。

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02

Rheological Characteristics of Molten Salt Seeded with Al₂O₃ Nanopowder and Graphene for Concentrated Solar Power

Al₂O₃及石墨烯纳米添加剂基熔盐在聚光太阳能发电下的流变特性

Xin Xiao et al.

https://doi.org/10.3390/en12030467

添加Al₂O₃纳米粉体和石墨烯的熔融盐应用于聚光太阳能发电上的流变特性。

与热能存储系统结合的聚光太阳能发电 (CSP) 系统是提供灵活一致电源的首选。熔融盐由于具有高比热容、低粘度、宽温度范围以及与容器的良好相容性，被广泛用作太阳能领域中的储热介质。由于它们的低成本和对环境无害的特性，熔融盐也被用作传热流体 (HTF) 来存储显热。但是，石墨烯对纯盐流变行为的影响很少受到关注，而这是影响CSP系统的流动和传热的重要特性，另外，剪切速率对流变行为的影响尚未研究清楚。

利兹大学Xin Xiao博士等人以HITEC盐 (NaNO₂-NaO₃-KNO₃) 和太阳能盐 (NaO₃-KNO₃) 为纯净材料，氧化铝和石墨烯为纳米添加剂，用液体溶解法合成纳米复合材料，并证实纳米复合材料的组合。实验数据与文献相关性合理吻合，证明了纯盐的牛顿行为。研究人员测量和分析在相同温度范围内的纳米复合材料粘度的变化：Al₂O₃纳米粉的添加对粘度的影响相对较小，HITEC盐纳米复合材料的变化约为-35.4％~8.1％，而太阳能盐纳米复合材料的变化约为-9.2％~68.1％。石墨烯显然会增加HITEC盐和太阳能盐的粘度，但加入石墨烯的HITEC盐显示出轻微的非牛顿流体行为。

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03

Optimized Scheduling of EV Charging in Solar Parking Lots for Local Peak Reduction under EV Demand Uncertainty

太阳能停车场中针对电动汽车需求的不确定性优化预约充电策略以削峰

Rishabh Ghotge et al.

https://doi.org/10.3390/en13051275

智能太阳能停车场的系统配置。

不定期的电动汽车 (EV) 充电会导致在高峰时段对电力的需求增加，从而出现诸如配电网中的变压器和其它基础设施超负荷、电网拥堵加剧、功率不平衡和电压骤降等问题。电动汽车的预约充电有助于有效地使用可再生能源，大大降低用电高峰期，避免电力系统出现局部拥堵。此外，通过将电动汽车充电与本地生产的可再生能源 (例如太阳能光伏发电) 的可利用性相匹配，智能充电还可以提高可再生能源在交通领域的渗透率。然而，未来的电动汽车充电需求实际上总是存在一定程度的不确定性，关于智能充电的文献中这种不确定性仍然被忽略或很少解决。

基于此，代尔夫特理工大学的Ad van Wijk教授等人调查并量化了这种不确定性的影响，开发了一种基于模型预测控制 (MPC) 的智能充电策略，该策略在电动汽车到达的时间以及能量需求的大小方面都考虑了这种不确定性。结果表明，24小时的电动汽车需求预测对改善系统性能有很大影响。此外，该策略能够在许多可能性预测中强有力地考虑不确定性，并可以将办公室停车位的用电峰值降低多达39％。峰值用电需求的减少可以使系统设计和电动汽车充电设施规划的灵活性增加，推迟或避免电网容量升级以及更好地利用电网。

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04

Efficiency Improvement of a Photovoltaic Thermal (PVT) System Using Nanofluids

使用纳米流体提高光伏热 (PVT) 系统的效率

Joo Hee Lee, Seong Geon Hwang and Gwi Hyun Lee

https://doi.org/10.3390/en12163063

PVT系统示意图。

控制工作流体的流量会直接影响工作温度和系统的整体功率输出，所以这是设计太阳能集热器冷却系统的关键。大多数太阳能系统使用水、空气和乙二醇等工作液，由于这些流体的导热系数低，限制了在现有系统中可达到的最大效率。因此，需要通过增加工作流体的传热特性来提高太阳能系统的效率。

为了以最佳流速提高以纳米流体为工作流体的光伏热 (PVT) 系统效率，国立江原大学Gwi Hyun Lee教授等人使用各种流速的水作为工作流体进行了效率分析。结果表明，与水基系统相比，使用CuO/水作为纳米流体的光伏热系统的热效率和电效率分别提高了21.30％和0.07％，其中电效率的提高并不明显，这种提高可能是由于测量误差引起的。使用Al₂O₃/水作为纳米流体的光伏热系统将热效率提高了15.14％，但电效率与水基系统的没有差异。

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05

Reversible Efficiency Variation of Tandem Amorphous/Microcrystalline Si Photovoltaic Modules in Outdoor Operation

户外操作中串联非晶/微晶硅光伏组件的可逆效率变化

Fabio Ricco Galluzzo et al.

https://doi.org/10.3390/en12152876

硅光伏组件在室外运行的效率研究。

光电化学系统分解水是非常有潜力的产氢技术，串联非晶/微晶硅太阳能电池或更常用的多结非晶硅太阳能电池由于成本低且开路电压高，在该领域也具有广阔前景。但是，此类光伏设备的主要局限性之一是光致衰减效应，该效应导致其功率转换效率在光浸泡的大约前一千小时内不断下降，性能极其不稳定。然而，通过使此类器件 (单结和串联类型) 在照明下经受直流反向偏置应力，或在温度和照明变化的条件下以最大功率点 (MPP) 运行，却能观察到性能的恢复和提高。

在此，Fabio Ricco Galluzzo等研究人员对观察到的室外不稳定现象的原因进行了更彻底的研究。他们通过介绍、深入分析和讨论在MPP中操作的串联非晶Si-微晶Si PV微型模块的稳定标本的室外测试结果，证明了光伏组件性能的明显可逆变化，并且有证据表明，性能不稳定是由于光浸泡期间的缺陷累积与组件温度升高时的缺陷退火之间的相互作用，而这两者都是在MPP的室外测试中发生的。这项工作的主要贡献在于精确研究了串联a-Si/µc-Si PV器件的电性能、太阳能电池温度和太阳光谱变化之间的相关性，揭示了太阳能电池温度变化和热退火所起的相关作用，而这一作用会显著影响器件性能。

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 Energies期刊介绍

主编：

Prof. Dr. Enrico Sciubba, University of Roma Sapienza, Italy

期刊主题涵盖能源动力工程研究相关各个领域的最新研究成果、工程技术开发以及能源政策经济管理等，已被SCIE、Ei Compendex、Scopus和Inspec (IET) 等多个重要数据库收录。Energies一审审稿周期约为16天，文章从接收到发表上线仅需4天。

2020 Impact Factor	3.004
2020 CiteScore	4.7
MPT	39
TFD	17

*MPT: Median Publication Time; TFD: Submission to First Decision Time

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