Высокий кпд это: Что такое коэффициент полезного действия двигателя

Scania разработала двигатели с КПД 50% — журнал За рулем

Это абсолютный рекорд, на достижение которого было потрачено более 2 млрд евро.

Материалы по теме

Невероятная линейка 13-литровых двигателей внутреннего сгорания стандарта Евро-6 мощностью 420, 460, 500 и 560 л.с. появится в России в 2023 году. Они созданы на совершенно новой платформе, с нуля, на что было потрачено пять лет.

Ресурс новых двигателей составляет не менее 2 млн километров, что на 30% больше, чем у моторов нынешнего поколения.

КПД новых моторов невероятно высокий — 50%. Это абсолютный рекорд! Оснащаться двигатели будут новой коробкой передач Scania Opticruise G25CM и G33CM), а передавать крутящий момент — задние мосты новой конструкции с высоким передаточным числом, где максимальный показатель — 1,95:1.

Материалы по теме

Кстати, все двигатели могут работать на HVO (гидрогенизированном растительном масле), а две версии — на 100-процентном биодизельном топливе FAME (из метиловых эфиров жирных кислот).

Среди технологических решений — два верхних распределительных вала, нейтрализатор SCR с двойным впрыском AdBlue и декомпрессионный моторный тормоз. Основная конструкция проектировалась с учетом минимального трения: это и полированные поверхности, и точно подогнанные соединения.

«Мы сразу понимали, что необходимы два верхних распределительных вала (DOHC) в сочетании с четырехклапанной головкой цилиндров и SCR, — говорит главный инженер по проектированию рядных двигателей Scania Магнус Хенриксон. — Решение DOHC позволило довести дополнительную систему декомпрессионного моторного тормоза до нужного уровня эффективности. Также для системы нейтрализации (SCR) Scania с двойным дозатором мочевины требовался точный контроль клапанов с помощью верхнего распределительного вала».

Рабочий объем двигателей — 12,74 литра, степень сжатия — 23:1, максимальное давление в цилиндрах в такте рабочего хода — 250 бар.

• Узнать о газомоторных тягачах Scania вы можете здесь.
• «За рулем» теперь есть и в TikTok.

Фото: Scania

КПД — коэффициент полезного действия. КПД в блоках питания компьютера, на что влияет? 80 PLUS сертификация блоков питания.

Коэффициент полезного действия (КПД, PSU Efficiency — eng.) — параметр, обозначающий, насколько эффективно блок питания может преобразовывать энергию для нужд комплектующих. Измеряется в процентах и чем больше к 100% стремится тем выше эффективность.

 

Что такое КПД блока питания.

Блок питания является импульсным преобразователем, который предварительно преобразует переменный ток в постоянный. Переменный ток фильтруется, проходит через фильтры, трансформаторы и другие преобразователи. При этом преобразовании,

теряется часть энергии с электромагнитными гармониками, сопротивлением элементов и соответственно с теплом. Если сравнить входящую мощность и выходящую, выходящая будет всегда меньше. Соотношение входящей и выходящей энергии и есть КПД.

По уровню коэффициента полезного действия, можно судить о качестве элементной базы в блоке питания, так как для достижения высоких значений, применяются более дорогие и качественные компоненты. Производителями БП, применяются новые технологии для увеличения уровня КПД. Например учетверённые и двойные трансформаторы, электронные системы управления током и защитой, в конце концов качественная пайка для меньшего сопротивления.

Плюсы от высокого уровня КПД.

1. Высокий коэффициент полезного действия экономит электроэнергию

, что может лучшим способом сказаться на счетах за электричество. В единичном случае, экономия не большая, но в долгосрочной перспективе вы получите неплохую экономию. К тому же, если ваш компьютер потребляет значительное количество энергии, выигрыш от высокого КПД будет выше.

В организациях, где компьютеров 50 и более, высокий КПД сэкономит значительное количество средств за электроэнергию и поможет сэкономить на электрооборудовании питающей сети, благодаря меньшей необходимой мощности.

2. Высокий КПД, в итоге уменьшает нагрев компонентов внутри блока питания, благодаря меньшим потерям по току и как следствие меньшее преобразование электроэнергии в тепловую энергию. Это позволяет снизить частоту работы вентилятора и

уменьшить шум. Но главное, что при более благоприятных условиях работы, большинство компонентов блока питания служат намного дольше. В частности, это касается силовых цепей и конденсаторов (электролитов), которые не терпимы к постоянным перегревам.

3. Более качественные компоненты в блоке питания с высоким КПД. Для увеличения КПД, используются качественные компоненты и надёжная пайка. Это тоже увеличивает срок службы блока питания и все его характеристики: уровень пульсаций, поддержание нужного напряжения, возможность отдачи энергии, влияние линий питания друг на друга.

 

Стандарт 80 PLUS. Что это такое?

Блоки питания, получившие 80 PLUS сертификат, должны выдавать коэффициент полезного действия не ниже определённого уровня при нагрузке

от 20 до 100%. Сертификаты отличаются по процентному показателю и названию, от худшего к лучшему — Plus, Bronze, Silver, Gold, Platinum и не так давно введённый Titanium.

Примечательно, что сертификация имеет разные процентные показатели для разных напряжений. Применяются разные процентные значения при работе от 115 (Америка) и 230 вольт (Европа).

Наличие любого из этих сертификатов, говорит о довольно качественной элементной базе и чем выше стандарт, тем выше качество блока питания. Для домашнего использования, достаточно иметь блок питания со стандартом Bronze или Silver. Далее, процентный рост КПД растёт значительно медленнее, в отличии от цены на такие

БП.

Какие источники бесперебойного питания имеют самый высокий КПД?

Время прочтения: 5 мин

Дата публикации: 26-03-2021

Источники бесперебойного питания востребованы как в быту для автономной работы газовых котлов и другой техники, так и в промышленности для надежной защиты дорогостоящего оборудования. Выбор бесперебойника — задача серьезная. Всегда можно установить излишне функциональное и дорогое устройство, однако переплачивать за ненужные возможности глупо.

Существует масса критериев выбора ИБП, которые имеют разный приоритет в зависимости от сферы применения. Одним из них является коэффициент полезного действия. Мы рассмотрим, какие источники бесперебойного питания имеют самый высокий КПД и где это на самом деле важно.

Когда нужен бесперебойник

Сперва разберемся, для защиты какой нагрузки чаще всего используют ИБП. Условно разделим оборудование на промышленное (профессиональное) и бытовое.

В быту рядовые пользователи предпочитают устанавливать защиту для газового котла и компьютера. Котел обеспечивает горячее водоснабжение и отопление, и должен работать всегда вне зависимости от наличия напряжения в питающей сети и его качества. Компьютеру, в свою очередь, длительная автономность не нужна: достаточно избежать внезапного отключения при глубоких просадках и дать возможность сохранить данные при аварийной ситуации в сети. Соответственно, для котла и компьютера нужны совершенно разные ИБП. Как правило, это OFF-LINE с правильной синусоидой в первом случае, и line-interactive компьютерный ИБП с аппроксимацией синусоиды — во втором.

В промышленности и профессиональной деятельности защита устанавливается для промышленных контроллеров, серверов и других устройств. Здесь приоритет отдают бесперебойникам типа on-line с правильной выходной синусоидой, которые обладают различными сетевыми возможностями для интеграции в систему автоматики.

Зависимость КПД от конструкции ИБП

Мы отклонились в сторону того, какие ИБП применяются в тех или иных сферах, так как тип источника бесперебойного питания имеет определенное влияние на коэффициент полезного действия. Давайте разберемся, как это происходит.

Самым “прожорливым” элементом конструкции является инвертор. Именно здесь силовые компоненты больше всего выделяют тепловой энергии, которую необходимо рассеять радиаторами охлаждения. Инверторы, которые преобразуют постоянный ток АКБ в сигнал правильной синусоидальной формы, расходуют больше энергии, чем более простые с аппроксимацией синусоиды. Но это если исключить влияние качества компонентной базы. На деле же все оказывается несколько иначе. В доступных ИБП, которые выдают аппроксимацию синусоиды, устанавливаются дешевые компоненты, когда как ИБП on-line, будучи флагманскими устройствами, оснащены куда более качественными комплектующими. Как видите, что-то конкретное пока сказать сложно, поэтому перейдем к более очевидным деталям, которые влияют на КПД.

Мы имеем три типа ИБП: OFF-LINE, ON-LINE и Line-Interactive. Их режимы работы сильно отличаются, что тем или иным образом сказывается на тепловых потерях. Давайте перейдем к конкретике.

Источники бесперебойного питания ON-LINE работают по принципу двойного преобразования. Инвертор здесь активен всегда: как при наличии напряжения в сети, так и при его отсутствии. Следовательно, инвертор постоянно находится в работе и выделяет тепловую энергию, рассеиваемую радиаторами.

В line-interactive ИБП инвертор активен только при обесточенной сети, когда как в основном режиме работает ступенчатый стабилизатор, основанный на автотрансформаторе с несколькими выводами и силовых ключах для коммутации. Главный силовой компонент этой схемы — автотрансформатор — имеет КПД под 99%, поэтому при работе от сети line-interactive бесперебойники можно считать более энергоэффективными, нежели ON-LINE аналоги, однако и они не сравнятся по эффективности с ИБП OFF-LINE.

Почему “оффлайновые” источники бесперебойного питания наиболее эффективны? Все просто: при наличии сети ИБП работает в транзитном режиме, пропуская сигнал через фильтр. Лишь при чрезмерных отклонениях входного напряжения происходит коммутация нагрузки на резервную цепь с инвертором. То есть никаких потерь на инверторе или стабилизаторе в основном режиме не происходит, а именно в этом режиме ИБП “дежурит” практически всё время.

Таким образом, если исключить различные переменные, такие как качество и энергоэффективность отдельных компонентов, ИБП OFF-LINE можно назвать наиболее эффективными с точки зрения КПД.

Почему важно тщательно выбирать мощность ИБП

При выборе источника бесперебойного питания можно запросто замахнуться на модель, которая по мощности значительно превосходит нагрузку. Это избавит от проблем, связанных с недостатком мощности, однако не очень энергоэффективно.

Дело в том, что коэффициент полезного действия источника бесперебойного питания при низкой нагрузке становится ниже, чем при полной. Чем выше нагрузка современного источника питания, тем сильнее его КПД стремится к заветным и невозможным физически 100%.

Возможно, в условиях бытовой нагрузки, когда мы имеем дело с устройством в условные 500 ватт, это не играет роли, однако в случае с промышленными установками на десятки киловатт каждый процент КПД значительно влияет на энергоэффективность всей системы.

Делаем выводы

Таким образом, мы убедились, что серьезное влияние на КПД оказывает тип устройства и правильность расчета мощности. Если Вы подбираете источник бесперебойного питания для котла или компьютера, то потери от не совсем точного выбора будут незначительными. В случае с промышленными установками разница уже ощутима. Также не последнюю роль играет качество компонентов, на основе которых построена схема ИБП, поэтому не стоит выбирать бывшие в употреблении или откровенно плохие бесперебойники.

КПД тепловой машины — Энциклопедия по машиностроению XXL

Каков максимальный КПД тепловой машины, работающей между температурами 400 и 18 °С.  [c.30]

Французский инженер Сади Карно (1796—1832) в 1824 г. установил чрезвычайно важную для практики зависимость КПД тепловой машины от температуры Г, нагревателя и температуры Тч холодильника независимо от конструкции и выбора рабочего тела максимальное значение КПД тепловой машины определяется выражением  [c.104]

Выражение для максимального значения КПД тепловой машины показывает, что для повышения коэффициента полезного действия тепловых машин  [c.104]

Следовательно, основной путь повышения КПД тепловых машин — это повышение температуры нагревателя.  [c.104]

Определите максимальный КПД тепловой машины, если температура нагревателя равна 227 °С, а температура холодильника — 27 С.  [c.122]

Максимальный КПД тепловой машины определяется выражением  [c.123]

Вычислите максимальное значение КПД тепловой машины с температурой нагревателя 427 С и температурой холодильника 27 °С.  [c.126]

КПД тепловой машины 103 Кристаллическая решетка 90 Кристаллические тела 88 Критическая масса 330  [c.361]

Открытие второго начала связано с анализом работы тепловых машин, чем и определяется его исходная формулировка. Впервые работа тепловых машин была теоретически рассмотрена в 1824 г. Сади Карно, который в своем исследовании Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эти силы , доказал, что КПД тепловых машин, работающих по предложенному им циклу (циклу Карно), не зависит от природы вещества, совершающего этот цикл. Позднее Клаузиус и В. Томсон, по-новому обосновывая эту теорему Кар но, почти одновременно положили основание тому, что теперь входит в содержание второго начала.  [c.40]

Теорема Карно указывает путь повышения КПД тепловых машин. Она сыграла руководящую роль в развитии основ теплотехники. Хотя 1НИ одна применяемая в технике тепловая машина не работает по циклу Карно, значение этого цикла состоит в том, что oiH имеет наибольший КПД по сравнению с циклами, работающими в тех же температурных пределах, и является мерой КПД всех других циклов ( ).  [c.69]

К нагревателю (обратный К. ц.). Анализируя К. ц., можно доказать Карно теорему о макс. кпд тепловых машин, Г[ T. —T jTl, это доказательство используют для формулировки второго начала термодинамики.  [c.243]

По определению КПД тепловой машины, работающей по произвольному циклу, равен  [c.73]

Эффективный КПД тепловой машины, представляющий отношение ее полезной работы к количеству подведенной с топливом теплоты, равен  [c.258]

Именно это обстоятельство в сочетании со вторым законом термодинамики позволяет утверждать, что (16) представляет собой максимально возможный КПД тепловой машины.  [c.25]

Постепенно, путем улучшения организации и взаимодействия элементов системы, их совершенствования и специализации удается увеличить У. В некоторых случаях этот процесс может проходить также частично и за счет познания принципиальных ограничений в (1), т. е. с ростом научного значения / d в (1) приближается к / (как, например, исследования Карно приблизили нас к пределу КПД тепловой машины).  [c.275]

Используя в качестве рабочего тела неразбавленные продукты сгорания (с максимальной эксергией), ДВС имеют самый высокий из всех тепловых машин КПД. Однако инерционные силы, связанные с возвратно-поступательным движением поршня, возрастают с увеличением как размеров цилиндра, так и частоты вращения вала, что затрудняет создание ДВС большой мощности. Большим их недостатком являются и высокие требования к качеству потребляемого топлива (жидкого или газа),  [c.59]

Рабочий цикл тепловой машины и ее КПД. В результате совершения рабочего цикла газ возвращается в начальное состояние, его внутренняя энергия принимает первоначальное значение. Следовательно, за цикл изменение внутренней энергии рабочего тела равно нулю  [c.103]

Любая реальная тепловая машина может иметь КПД, не превышающий это максимальное значение  [c. 104]

Температура пара, применяемого в современных паротурбинных установках, не превышает 580 С (температура нагревателя Г, = 853 К), а температура пара на выходе из турбины обычно не ниже 30 °С (температура холодильника Гг = 303 К) поэтому максимальное значение КПД паротурбинной установки как тепловой машины равно  [c.108]

Тепловая машина за цикл совершает работу 500 Дж и получает от нагревателя количество теплоты 1500 Дж. Вычислите КПД машины.  [c.126]

Тепловая машина с КПД 25% получает от нагревателя 800 Дж. Какую полезную работу она совершает  [c.126]

Тепловая машина получает за цикл от нагревателя 800 Дж и отдает холодильнику 600 Дж. Вычислите КПД машины.  [c.126]

Это положение непосредственно вытекает из сопоставления выражения КПД обратимых тепловых машин с математическим выражением принципа исключения вечного двигателя второго рода (т [c.54]

КПД термогенераторов пока составляет в лучшем случае 8 %. При температурах порядка 1000—1100 К можно ожидать, что КПД составит 15 %. Если учесть, что наиболее совершенные тепловые электростанции имеют КПД 40—50 %, то станет ясным, что термоэлементы из твердых полупроводников не могут быть использованы в большой энергетике . Однако по мере упрощения технологии, уменьшения размеров термобатарей и их стоимости будет расти использование термоэлектрических генераторов в малой энергетике и в устройствах утилизации тепловых отходов высокотемпературных тепловых машин.  [c.580]

Как известно, термический КПД любого цикла тепловой машины определяется выражением (1.121). Удельное количество теплоты  [c.63]

Сади Карно предложил цикл тепловой машины, который имеет максимальный термический КПД при заданной разнице температур между  [c.47]

Как известно, термический КПД любого цикла тепловой машины определяется выражением (58). Если — текущая температура процессов, в которых отводится теплота, а Г, — текущая температура процессов, в которых подводится теплота, то  [c. 306]

За прошедшие 60 лет отмечены следующие существенные отклонения от прогноза Н. А. Умова началась и быстро проходит эпоха нефти и природного газа, наступила и еще долго продлится эра атомной энергии (рис. 1.1), передвинулся на отметку примерно 40% предел повышения КПД тепловых двигателей (рис. 1.2) при этом поршневые паровые машины окончательно вытеснены турбинами и двигателями внутреннего сгорания. Однако постоянно возобновляющиеся энергоресурсы (ветер, приливы и отливы, волны, солнечное излучение, тепло недр Земли), как и прежде практически почти не используются.  [c.11]

Какой должна быть температура нагревателя, для того чтобы стало возможным достинсение максимального значения КПД тепловой машины 80% при температуре холодильника 300 К  [c.126]

В первом сочинении по термодинамике, онубликованном С. Карно в 1824 г., была поставлена и решена проблема возможного повышения коэффициента полезного действия тепловых двигателей. Относительно КПД тепловых машин Карно установил две теоремы, которые ровместно эквивалентны второму началу термодинамики. Докажем эти теоремы, исходя из второго начала.  [c.66]

Если в рассматриваемой системе хотя бы один прсщесс в реализуемых циклах является необратимым, то энтропия такой системы будет величиваться. Для обоснования этого утверждения следует показать, что КПД тепловой машины, работающей между источниками теплоты с температурами Т, и по необратимому циклу, меньше КПД тепловой машины, работающей между теми же источниками теплоты, но по об-I атимому циклу (т) р ). Выражение (58) свидетельствует о том, что в этом случае должно выполняться условие  [c.56]

У тепловых машин фактор энергопотребления отодвигает на заднцй план стоимость машины, а иногда и расходы на труд. Есть машины, у которых расход энергии незначителен вследствие высокого КПД (электрогенераторы, редукторы и т. п.). Если к тому же невелик и расход на оплату труда, то стоимость машины приобретает доминирующее зна-ченйе.  [c.15]

Анализ особенностей тепловых процессов, выполненный Р. Клаузиусом, был далеко не очевиден, но логически безупречен. Обратив внимание на то, что формулировка второго закона термодинамики носит качественный характер, он задался целью найти его математическую форму. Он считал необходимым связать второй закон с некоторой характерной физической величиной, аналогично тому, как первый закон оказался связанным с существова1шем энергии, явился законом ее сохранения и превращения. Максимальный КПД идеальной тепловой машины, как впервые показал С. Карно, определяется соотношением  [c.81]

Термический КПД цнкла Карно при изогермич . ских источниках имеет макси.мальное значение в заданном интервале температур по сравнению с другими циклами и, следовательно, является эталоном, с которым сравнивают циклы существующих тепловых машин. Реальный тепловой двигатель тем совершеннее, чем ближе значение его КПД к КПД цикла Карно в том же интервале температур.  [c.49]

Анализ соотношений (1.78) и (1.79) показывает, что термический КПД теплового двигателя и коэффициент холодопроизводи-тельности зависят только от соотношения абсолютных температур. Чем больше различие в абсолютных температурах, тем выше эффективность работы тепловой машины. Из выражения (1.78) следует также, что термический КПД двигателя, работающего по циклу Карно, всегда меньше единицы. Он обращается в единицу только в двух практически недостижимых случаях при Т, = и = 0. При равенстве Т, = КПД двигателя обращается в нуль. Это значит, что для работы теплового двигателя необходимо наличие разности температур Т, и Т . В тепловых двигателях в качестве наивысшей температуры Т цикла обычно понимается температура сгорания рабочей смеси, а в качестве низшей температуры — температура окружающей среды.  [c.46]

КПД всякого необратимого теплового двигателя и холодопро-изводительность необратимой холодильной машины, осуществляющих процессы при заданных температурах (Т, > Т ), всегда меньше соответственно КПД и холодопроизводительности обратимой тепловой машины (т1 [c. 54]

Исследование термодинамических циклов тепловых машин является основной задачей технической термодинамики. Однако провести подробное исследование цикла, установить его основные характеристики (работу, КПД) при изменении отдельных параметров на реальной установке можно лишь в ограниченных пределах. Поэтому при исследовании циклов энергетических установок вместо натурных испытаний целесообразно использовать различные модели. Модели бывают разные в зависимости от модели различают предметное, физичеекое, аналоговое и математическое моделирование.  [c.238]

Сравним формулы (1.290) и (1.124) они идентичны. Следовательно, формз -ла (1.290) определяет термический КПД некоторого эквивалентного цикла Карно, равный термическому КПД исследуемого цикла. Таким образом, любой цикл тепловой машины может быть заменен эквивалентным циклом Карно с температурами и Tj p. При наличии лГ-диаграммы среднепланиметрическая температура может быть определена планиметрированием площад й треугольников (рис. 1.33, а). Средняя тем-  [c.64]

Для пояснения этого важного выводя рассмотрим пзолировапиую систему, в которой имеются три источника теплоты с темнературам1Г Т, > Т > Т.2 (рис. 17). Эти источники теплоты можно использовать для получения работы в тепловых машинах-двигателях, работающих по циклам Карно. Допустим, что одна машина работает но циклу Карно с источниками теплоты, имеющи.ми температуры Tj и и совершает работу /ц с КПД никла Л( = I — T Ti. Другая машина работает ио циклу Карио с источниками теплоты, имеющими температуры Т и T a, и совершает работу /ц с КПД цикла г , = 1 — TJT. Одновременно с работой машин теплота от источника с температурой Т > Т  [c.58]

Универсальная тепловая машина стирлинг . Была запатентована Р. Стирлингом в 1816 г., но оценена должным образом только в последние десятилетия. Эта машина простым переводом управляющего устройства может быть переключена на работу ДВшС, холодильной машины и теплового насоса. Ее показатели как ДВшС выше показателей всех других ДВшС, а в ряде случаев и ДВС (табл. 7.1). Поскольку стирлинг нуждается в охлаждении, его показатели повышаются в условиях применения па морских аппаратах. Теоретический цикл стирлинга — регенеративный цикл Карно. Максимальная температура цикла 600—700° С, максимальное давление 100—200 бар, i- ,k = 70%, г) = 35—45%, КПД регенератора — 95—98%.  [c.143]

Работа Карно, не содержавшая ни одной математической зависимости, прошла незамеченной. И только через 10 лет, после выхода в свет мемуара О движущей силе теплоты члена Парижской и члена-корреспонден-та Петербургской академий наук Бенуа Клапейрона К1799—1864), она стала чуть ли не сенсацией. Клапейрон перевел сочинение Карно на математический язык, вскрыв великое содержание этого труда. Он первым стал применять графический метод исследования работы тепловых машин, вычисляя величину работы как площадь под кривой процесса в системе координат давление— удельный объем. Однако и Клапейрон не сумел вывести формулу КПД Карно в современном виде.  [c.116]

Эти достоинства эксергии сделали ее чрезвычайно модной в последние годы. Однако не все отдают себе отчет в том, что эксергетический метод расчета позволяет учесть потери лишь из-за необратимости процессов, в чем не всегда есть необходимость. Так, совершенно разные по конфигурации и эффективности теоретические, обратимые циклы тепловых машин и идеальный цикл Карно имеют одинаковый эксергетический КПД, равный 100%. При использовании же тепла для технологических нужд (выпарки, плавки металла и т. д.) запас работоспособности тепл01Н0сителя — эксергия не имеет прямого значения.  [c.161]

---

конвектор, инфракрасный и масляный обегреватели

При покупке обогревателя домой вполне резонно встает вопрос о его производительности. На сегодняшний день существует несколько видов обогревателей, каждый из которых реализует функцию обогрева разными способами. От чего зависит эффективность их работы?

КПД обогревателей

Для начала нужно разобраться в том, от чего зависит КПД обогревателей. В основе устройства большинства современных обогревательных приборов – трубчатый электронагреватель, ТЭН. Он представляет собой изогнутую трубку из меди или нержавеющей стали, либо цельнолитую прямую трубку из алюминиевого сплава. Внутри расположен провод с большим сопротивлением, закрученный в пружину. ТЭН плотно заполнен кварцевым песком. Чтобы обеспечить большую площадь теплообмена и увеличить скорость обогрева помещения, используют оребрение трубки.

Спираль ТЭНа, в отличие от обычной нагревательной спирали, которая так же может использоваться в устройствах, не вступает в контакт с воздухом, в результате чего не возникает эффекта «сжигания кислорода». И он более надежный и безопасный.

Нагревательные элементы обогревателя

Но оба вида нагревательных элементов (ТЭН и открытая спираль) обладают достаточно высоким уровнем КПД – около 90-93%. Использование дополнительных функций и технологий (свечение в ИК-обогревателях, вращение лопастей в тепловентиляторах) снижает это значение, поскольку они требуют дополнительного расхода энергии.

В целом можно сказать, что уровень КПД в современных обогревательных приборах примерно одинаковый. Вопрос только в принципе работы, стоящих задачах, надежности и безопасности.

Как повысить КПД обогревателя

Для того, чтобы повысить эффективность обогревателя, на производстве используются различные технологии.

В масляных обогревателях более высокого КПД удается достигать за счет большей поверхности самого прибора. Таким образом, с нагретым корпусом контактирует больший объем воздушных масс, что немного увеличивает скорость обогрева помещения.

Принципы работы различных обогревателей

ИК-обогреватели и тепловентиляторы фокусируют работу на определенном участке комнаты. Такой зональный обогрев позволяет обеспечивать теплом только то место, где это требуется.

Конвекторы повышают производительность за счет особой конструкции самого устройства и его ТЭНа.

Заключение

Таким образом, в зависимости от конкретных условий и стоящих задач, эффективным может оказаться любой обогреватель. Наиболее универсальным и безопасным средством является электрический конвектор. Современные модели оснащены функцией защиты от перегрева, к тому же они не «сжигают кислород». Они обладают более совершенным нагревательным элементом и позволяют быстрее других устройств повысить температуру в комнате и поддерживать ее на этом уровне.

Если же нужен обогрев только одной конкретной точки помещения, подойдет тепловентилятор или ИК-обогреватель.

Созданы солнечные батареи с максимальным КПД — Российская газета

Ученые Национальной лаборатории по изучению возобновляемой энергии (США) разработали солнечные батареи с максимальным на сегодняшний момент КПД. Он составляет 39,2 процента при естественной освещенности солнцем, и при концентрированном солнечном свете — более 47 процентов. Оба показателя побили мировой рекорд для солнечных батарей. Сообщение об этом появилось в издании Nature Energy.

Такого эффекта разработчикам удалось достигнуть за счет инновационной конструкции пластин. Фотоэлемент представляет собой слоеный пирог из шести слоев, каждый их которых изготовлен из отдельного материала. Это фосфид алюминия-галлия-индия, арсенид алюминия-галлия, арсенид галлия и три разновидности арсенидов галлия-индия. Подобное разнообразие материалов позволяет использовать для выработки электричества фотоны с самой разной энергией.

Помимо этого, между слоями размещены прослойки вспомогательных веществ. В итоге всего в «слоеном пироге» 140 уровней. Любопытно, что сама батарея при этом втрое тоньше человеческого волоса.

Подобные фотоэлементы имеют высокую стоимость из-за сложности их производства. Однако авторы разработки имеют ответ и на этот вопрос. Стоимость, считают они, можно существенно снизить, если уменьшить площадь фотоэлемента. Сделать это можно, фокусируя свет с помощью вогнутых зеркал.

Подобная разработка имеет перспективное значение как для энергетики в целом, так и для космической промышленности. Сейчас в космических аппаратах используются кремниевые фотоэлементы, КПД которых составляет всего около 20 процентов. Поэтому на спутниках для выработки энергии применяются фотопанели большой площади. Новые компактные и эффективные батареи — будущее космической отрасли.

Кстати, уже изобретен фотоэлемент, устойчивый к космической радиации. КПД у него невысокий, 24,1 процента, но состав — перовскит, соединения меди, индия, галлия и селена придает устойчивость перед протонным облучением, что важно в условиях космоса для межпланетных зондов, не защищенным магнитным полем Земли.

Коэффициент полезного действия механизма — презентация онлайн

1. Коэффициент полезного действия механизма равен отношению полезной работы к полной работе. Эту величину часто выражают в процентах. Обычно

её обозначают
греческой буквой η (читается «эта»).
η = (А_полн /А_полезн) * 100 %,

2. При подъеме груза мы преодолеваем силу тяжести веревки, силу трения, силу тяжести других приспособлений.

3. Для увеличения коэффициента полезного действия механизма часто стараются уменьшить силу трения.

Это можно сделать, используя различные Для увеличения коэффициента полезного действия
механизма часто стараются уменьшить силу трения. Это
можно сделать, используя различные смазки или
шарикоподшипники, в которых трение скольжения
заменяется трением качения.

4. Высокий КПД имеют механизмы и машины с чисто вращательным движением звеньев — ротационные машины. Электрические двигатели.

Электродвигатель – это электротехническое
устройство для преобразования
электрической энергии
в механическую.
Сегодня повсеместно
применяются электромоторы в
промышленности для привода
различных станков и механизмов.

5.  В домашнем хозяйстве они установлены в стиральной машине, холодильнике, соковыжималке, кухонном комбайне, вентиляторах, электробритвах и

В домашнем хозяйстве они установлены в стиральной машине, холодильнике,
соковыжималке, кухонном комбайне, вентиляторах, электробритвах и т. п.
Электродвигатели приводят в движение, подключенные к ней устройства и механизмы.

6. Коэффициент полезного действия двигателей внутреннего сгорания 20 % — 40 %.

7. Коэффициент полезного действия паровой турбины примерно 30 %.

Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия
топлива превращается в механическую.
КПД теплового двигателя – это отношение совершенной полезной работы
двигателя к энергии, полученой от нагревателя.
Мощные механизмы приводят в движение не
паровыми поршневыми машинами, а
паровымитурбинами. Ведь поршневые машины при
той же мощности имеют большие размеры и вес и
меньший КПД. Чтобы поднять КПД парового
двигателя стенки парового котла лучше делать из
железа или меди.
Эти металлы улучшат теплопроводность котла и
этим поднимут его КПД.

9. Золотое правило механики

.

10. Пути повышения КПД

В попытках повысить КПД инженеры борются
сейчас уже не за проценты, а за доли процентов.
Одним из способов значительно повысить КПД,
является рекуперация тепла, вырабатываемого
двигателям, получение за счёт этого
дополнительной механической энергии и
снижения за счёт этого расхода топлива.
Например, у дизельного двигателя около 60
процентов тепловой энергии теряются в виде
тепла, причем примерно половина из них это
теплота выхлопных газов, а остальное —
теплота, поглощённая в системе охлаждения
двигателя.

11. Совершенствовать систему рекуперации тепла можно, используя двигатель Емелина

12. В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше единицы или равен ей, то есть невозможно получить полезной работы больше, чем затраче

В силу закона сохранения энергии КПД всегда меньше
единицы или равен ей, то есть невозможно получить
полезной работы больше, чем затрачено энергии.
• Построить машину с КПД = 100%
НЕВОЗМОЖНО
Можно лишь достичь условия, что
А_полн А_полезн.

высокая эффективность в предложении

Эти примеры взяты из корпусов и из источников в Интернете. Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Кембриджского словаря, издательства Кембриджского университета или его лицензиаров.

Хорошая роботизированная конструкция обеспечивает высокую эффективность этого преобразования движения.

Эта методология использовалась на протяжении всего исследования с высокой эффективностью (80-100%) и с некоторыми изменениями была следующей.

Это также подразумевает высокую эффективность , неся низкую физическую нагрузку на пользователей устройств.

Для заданной тяги на t уровнях, рассматриваемых ниже, разумно высокая эффективность тем не менее может быть достигнута при некоторых 0

Более непосредственный интерес представляет возможность получения высокого КПД в эксилампах при сравнительно низких давлениях.

Для достижения высокой эффективности виркаторные системы должны работать в узкой полосе частот.

В товарных бройлерах штамм передавался в группе кур с высокой продуктивностью .

В отличие от лазеров, двигатели ударного синтеза имеют высокий КПД , но им нужен магнитный ускоритель макрочастиц бегущей волны длиной в несколько десятков километров.

Такой малый дрейф был результатом очень высокой эффективности электростатического фильтра при низких скоростях ветра.

Тем не менее, доставка грузов в ячейки происходила с высокой эффективностью (

Следовательно, он может обеспечить высокую эффективность в промышленной робототехнике.

Эти примеры взяты из корпусов и из источников в Интернете.Любые мнения в примерах не отражают мнение редакторов Кембриджского словаря, издательства Кембриджского университета или его лицензиаров.

Высокоэффективное отопление и кондиционирование воздуха

Теперь мы отделяемся от ударного нагрева и воздуха!

Мы рады продолжать предоставлять вам отличный сервис, только под другим именем! Нажмите на логотип Impact Heating and Air, чтобы узнать больше!

Семейство высокоэффективных систем отопления и кондиционирования воздуха, принадлежащее и управляемое на местном уровне, обслуживает Паркер, штат Колорадо, и пригород Денвера, являясь надежным и опытным поставщиком полного спектра услуг ОВКВ для жилых и коммерческих помещений. Наша команда сертифицированных NATE, опытных и преданных своему делу профессионалов является опытной и надежной во всех марках, моделях и стилях оборудования для отопления, охлаждения и контроля качества воздуха. Нужна ли вам новая система комфорта для вашего дома или бизнеса — или вам требуется экспертное обслуживание вашей существующей системы отопления, охлаждения или контроля качества воздуха, мы готовы помочь и сделать то, что лучше для вас! Обращайтесь к нам за комфортом и спокойствием!

Надежные услуги по отоплению и охлаждению

Придерживаясь проверенных и тщательных процедур проектирования, установки и технического обслуживания, мы обеспечиваем максимальную отдачу и прибыль от ваших инвестиций.Сосредоточившись на энергоэффективности и надежности, высокоэффективное отопление и кондиционирование воздуха сокращают расходы, обеспечивая при этом превосходный комфорт и удобство. Мы гордимся тем, что получили рейтинг A+ от Better Business Bureau и наши рейтинги 5 Star в Google и Yelp.

Мы с гордостью предлагаем аварийные услуги HVAC 24/7

«Дала бы им 5 звезд за профессионализм и качество работы. Дуэйн отлично справился с диагностикой проблемы с нашей печью, сообщив мне, что нужно сделать, и быстро и по разумной цене устранил проблему.Спасибо!»

С квалифицированным ремонтом, обслуживанием и установкой HVAC от High Efficiency вам будет комфортно круглый год!

Высокоэффективное отопление и кондиционирование воздуха заслужило признание в качестве авторизованного дилера завода-изготовителя Carrier, гарантируя передовое и инновационное решение для любой задачи контроля температуры. Мы занимаемся новой установкой, заменой, обслуживанием и ремонтом кондиционеров, печей, котлов, систем снеготаяния, геотермальных тепловых насосов и многого другого.Свяжитесь с отделом высокоэффективного отопления и кондиционирования воздуха по телефону (303) 400-6043 , и будьте уверены, мы всегда готовы помочь вам, 24/7, с аварийным ремонтом в городе Майл-Хай и прилегающих районах.

Зима не шутка, а летом не над чем смеяться, когда дело доходит до Паркера, Колорадо и его окрестностей. Наличие эффективной и надежной системы вентиляции и кондиционирования является обязательным условием. Специалисты по высокоэффективному отоплению и кондиционированию воздуха предоставляют услуги по отоплению и охлаждению, чтобы вам было тепло зимой и прохладно летом.Высокоэффективное отопление и кондиционирование воздуха обслуживает район Денвера с 2005 года. Мы знаем, как справиться с нашим климатом и что нужно для обеспечения комфорта для жилых и коммерческих клиентов. Для установки, ремонта или обслуживания ОВКВ позвоните нам по телефону (303) 400-6043. Присоединяйтесь к нашему длинному списку довольных заказчиков услуг ОВК в Parker, Lone Tree, Castle Rock и Centennial, CO.

«У меня был друг, который был строителем, контролировал работу, и он был так впечатлен их вниманием к работе.Он никогда не видел лучшей работы экипажа. Я очень счастлив! Он получает 150% рейтинга».

Что делает печь высокоэффективной?

Современная печь лучше использует запас топлива, чем модели, выпущенные всего несколько десятилетий назад. Многие печи на современном рынке отмечены знаком ENERGY STAR от Агентства по охране окружающей среды США из-за эффективного использования топлива и высокой отдачи тепловой мощности.

Одним из типов печей, который делает все возможное для экономии энергии, является высокоэффективная конденсационная печь.В то время как большинство печей могут набрать рейтинг AFUE в диапазоне 80–90%, высокоэффективная модель может подняться до 98%, что означает, что только 2% природного газа уходит в отходы в виде выхлопных газов.

Вот объяснение того, как эти современные чудеса достигают этого. Если вы заинтересованы в установке высокоэффективной печи в Питтсбурге, штат Пенсильвания, обратитесь к нашим специалистам Boehmer Heating & Cooling.

Высокоэффективная работа печи

Причина, по которой эти печи тратят так мало энергии, заключается в том, что они способны использовать выхлопные газы первой части процесса нагрева для выработки большего количества тепла.Вот как это работает:

Стандартная печь содержит один теплообменник. Высокотемпературный горючий газ поступает в камеру и нагревает ее стенки. После того, как воздух обдувается теплообменником и поглощает тепло, охлажденный газ превращается в пар. Этот пар выходит через дымоход.

Но высокоэффективная конденсационная печь содержит второй теплообменник. Выхлопной пар движется в эту камеру, где он конденсируется в жидкость. Процесс конденсации вызывает выделение большего количества тепла, нагревая стенки теплообменника и обеспечивая дополнительное тепло для воздуха, который будет направляться в систему вентиляции. Жидкий выхлоп затем сливают из второго теплообменника.

Результатом этого является сокращение потерь энергии. Более эффективная работа означает, что эти печи быстро компенсируют их более дорогостоящую установку с большой экономией на счетах за отопление.

Ремонт и обслуживание высокоэффективных печей

У высокоэффективных печей есть один недостаток, о котором вам нужно знать: поскольку они представляют собой более сложные машины, требующие баланса многих компонентов, они требуют очень внимательного обслуживания и ремонта. Все печи нуждаются в регулярном техническом обслуживании и своевременном ремонте, когда это необходимо, но с высокоэффективной печью вы должны особенно заботиться о ней, иначе вы потеряете преимущества, которые она дает.

Boehmer Heating & Cooling предлагает планы технического обслуживания, которые значительно упростят уход за вашей высокоэффективной печью в Питтсбурге, штат Пенсильвания. Наша круглосуточная аварийная служба также поможет вам расслабиться. Позвоните нам сегодня для установки, обслуживания или ремонта вашей печи.

Теги: Печь, Отопление, Высокая эффективность, Питтсбург
Вторник, 28 января 2014 г., 9:38 | Категории: Отопление |

Высокоэффективная печь | Преимущества и ценность

Подходит ли мне высокоэффективная печь?

В Северной Америке многие дома отапливаются с помощью систем принудительной вентиляции.Ваша газовая печь, которая часто располагается в подвале, на чердаке, в подвале или подсобном помещении, может использовать природный газ или пропан в качестве источника энергии для создания тепла в теплообменнике печи. Воздух проходит через теплообменник, который затем распределяется по воздуховодам для обогрева дома.

Какие факторы влияют на эффективность?

Каждая модель газовой печи имеет рейтинг энергоэффективности в виде процентов. Это число является годовой эффективностью использования топлива (AFUE) или отношением годовой тепловой мощности печи к количеству ежегодно потребляемой энергии топлива. Например, если печь имеет AFUE 80%, это означает, что 80% энергии ископаемого топлива преобразуется в тепло, а 20% улетучивается и тратится впустую. ^{1 ​​}

Как AFUE может сэкономить мне деньги?

Многие старые печи могут иметь эффективность всего от 56 до 70% AFUE, что может стоить домовладельцу больше затрат на обогрев дома по сравнению с более высокой моделью AFUE. Переход на более новую, более энергоэффективную газовую печь, которая может достигать 98% AFUE, означает, что почти вся энергия топлива эффективно используется для обогрева дома. ^{1 ​​} В результате ежемесячные счета домовладельца за отопление могут быть уменьшены.

Конденсация Против. Без конденсации

Газовые печи, доступные в Северной Америке, можно разделить на две категории: конденсационные и неконденсационные.

• Печь без конденсации: печь средней эффективности (80% и 90% AFUE) отводит выхлопные газы из дома, как правило, через крышу.
• Конденсационная печь: Высокоэффективная печь (90% AFUE или выше) использует второй теплообменник для нагрева воздуха от конденсированных выхлопных газов для достижения более высокой эффективности.Высокоэффективная конденсационная печь требует специальной вентиляции.

Выбор печи

Первоначальная стоимость высокоэффективной конденсационной печи может быть выше, чем у менее эффективной модели. По данным Министерства энергетики, домовладельцы, вероятно, сэкономят больше денег на счетах за топливо в течение срока службы продукта с высоким AFUE по сравнению с более низким AFUE или менее эффективной газовой печью. ^{1 ​​} Однако при определении того, является ли высокоэффективная печь рентабельной для вашего бюджета, домовладельцы должны оценить предполагаемый срок владения домом, чтобы определить, сколько времени потребуется для возмещения первоначальных затрат на более высокую модель AFUE.

• Находитесь ли вы сейчас в своем «вечном доме»?
• Как долго вы ожидаете, что ваш нынешний дом будет соответствовать вашему образу жизни?
• Планируете ли вы продать свой дом в ближайшем будущем?
• Вынуждена ли смена работы к переезду?

 

Кроме того, многие штаты и коммунальные предприятия предлагают налоговые льготы и другие льготы домовладельцам, устанавливающим высокоэффективные печи. Опытный местный дилер может помочь вам определить, подходит ли газовая печь с более высокой эффективностью или модель со средней эффективностью для ваших нужд.

 

Джен (Анеси) Роби, бывший законодательный редактор журнала ACHR NEWS и нынешний главный редактор отдела сантехники и механики. The Air Conditioning, Heating and Refrigeration (ACHR) NEWS — это еженедельный новостной журнал подрядчика HVACR, который является самым надежным и используемым каналом прямой связи в отрасли с покупателем HVACR. www.achrnews.com

Печи и котлы | Министерство энергетики

Несмотря на то, что более старые системы печей и котлов, работающих на ископаемом топливе, имеют КПД в диапазоне от 56% до 70%, современные традиционные системы отопления могут достигать КПД до 98.5%, превращая почти все топливо в полезное тепло для вашего дома. Модернизация энергоэффективности и новая высокоэффективная система отопления часто могут вдвое сократить ваши счета за топливо и выбросы загрязняющих веществ в вашей печи. Модернизация вашей печи или котла с 56% до 90% эффективности в среднем доме с холодным климатом сэкономит 1,5 тонны выбросов углекислого газа в год, если вы отапливаете природный газ, или 2,5 тонны, если вы отапливаете мазутом.

Если ваша печь или котел устарели, изношены, неэффективны или имеют значительные габариты, самое простое решение – заменить его на современную высокоэффективную модель.Старые угольные горелки, которые были переведены на жидкое топливо или газ, являются первыми кандидатами на замену, а также печи, работающие на природном газе, с запальниками, а не с электронным зажиганием. Более новые системы могут быть более эффективными, но они по-прежнему могут быть слишком большими, и их часто можно модифицировать, чтобы уменьшить их операционную мощность.

Перед покупкой новой печи или котла или модификацией существующего агрегата рекомендуется сначала повысить энергоэффективность вашего дома, установив изоляцию и/или новые энергосберегающие окна, а затем поручить подрядчику по отоплению определить размеры вашей печи. Повышение энергоэффективности сэкономит деньги на новой печи или котле, потому что вы можете купить меньший блок. Печь или котел подходящего размера будут работать наиболее эффективно, и вам нужно выбрать надежный агрегат и сравнить гарантии каждой печи или котла, которые вы рассматриваете.

При покупке высокоэффективных печей и котлов обратите внимание на этикетку ENERGY STAR®. Если вы живете в холодном климате, обычно имеет смысл инвестировать в систему с максимальной эффективностью.В более мягком климате с более низкими годовыми затратами на отопление дополнительные инвестиции, необходимые для повышения эффективности с 80% до 90% и 95%, могут быть трудно оправданными. Однако имейте в виду, что устройства с более высокой эффективностью будут иметь более низкие выбросы, чем устройства в диапазоне 80%.

Указать герметичную печь для сжигания или котел, который будет подавать наружный воздух непосредственно в горелку и отводить дымовые газы (продукты сгорания) непосредственно наружу, без необходимости в вытяжном колпаке или заслонке. Печи и котлы, которые не являются блоками с закрытым сгоранием, всасывают нагретый воздух в блок для сжигания, а затем направляют этот воздух вверх по дымоходу, тратя впустую энергию, которая использовалась для нагрева воздуха.Блоки с закрытым сгоранием позволяют избежать этой проблемы, а также не представляют риска попадания опасных дымовых газов в ваш дом. В печах, не являющихся герметичными, обратная тяга дымовых газов может быть большой проблемой.

Высокоэффективные герметичные установки для сжигания обычно производят кислые выхлопные газы, которые не подходят для старых дымоходов без футеровки, поэтому выхлопные газы следует либо отводить через новый воздуховод, либо дымоход следует футеровать для размещения кислых газов (см. раздел о поддержании надлежащей вентиляции ниже).

Разница между низкоэффективным и высокоэффективным кондиционированием воздуха

В Техасе действительно становится жарко! В связи с повышением температуры на улице хочется, чтобы в вашем доме было как можно прохладнее и комфортнее.

Сегодня на рынке так много вариантов кондиционеров, что может быть трудно решить, что лучше всего подходит для вас и потребностей вашей семьи.

В связи с ростом осведомленности об энергосбережении в США Министерство энергетики поощряет домовладельцев устанавливать наиболее энергоэффективные системы кондиционирования воздуха, которые они могут себе позволить. Но являются ли эти новые энергоэффективные устройства лучшим выбором для вашего комфорта?

Как измеряется эффективность систем переменного тока?

Эффективность охлаждения устройств переменного тока записывается как рейтинг SEER.SEER означает коэффициент сезонной энергоэффективности. Это показатель «мили на галлон» для систем переменного тока. Более высокий рейтинг SEER означает более эффективную систему. Агентство по охране окружающей среды требует, чтобы все марки систем кондиционирования воздуха имели коэффициент SEER 14 или выше (с 1 января 2015 г.). Некоторые современные системы охлаждения получили рейтинг SEER до 26, а некоторые специальные системы даже выше.

Вообще говоря, чем старше ваш кондиционер, тем менее эффективным он будет.Технологии продвинулись вперед с тех пор, как ваша система была установлена, поднимая планку того, что считается «высокой эффективностью». По мере того, как ваша система стареет и чем больше она используется, тем менее эффективной она будет работать – это связано с регулярным износом и скоплением грязи и мусора на внутренних и наружных змеевиках, вентиляторе и т. д.

Техническое обслуживание играет здесь роль , слишком.

Если ваша система регулярно проверяется и обслуживается, она будет намного эффективнее, чем если бы вы просто ее игнорировали. Если вы не обслуживаете свою систему, она, скорее всего, быстрее достигнет точки «конца жизни».Суть в том, что повседневная работа систем с более низкой эффективностью будет стоить дороже, и все центральные системы должны поддерживаться в наилучшем рабочем состоянии посредством периодических проверок качества и технического обслуживания.

Подумайте об эффективности переменного тока так:
Насколько эффективно ваш кондиционер превращает ваши с трудом заработанные деньги в холодный воздух? Чем эффективнее, тем лучше! Почти любая система будет подавать холодный воздух, но какой ценой?

Как сделать мой текущий кондиционер более эффективным?

Базовое техническое обслуживание и уход помогут вашему блоку переменного тока работать максимально эффективно. Несколько вещей, о которых следует помнить:

Системы кондиционирования воздуха должны иметь приличный поток воздуха для правильной работы. Все, что мешает вашей системе переменного тока получить необходимый воздух, снизит эффективность и производительность, создав чрезмерную нагрузку на двигатель и препятствуя прохождению воздуха через змеевик испарителя (холодная часть!).

• Воздушный поток и ваш наружный блок: Держите наружные блоки подальше от растений и разросшихся сорняков. Ваш кондиционер должен куда-то выталкивать весь этот горячий воздух! Вы обнаружите, что ребра вашего радиатора работают как автомобильный радиатор — если радиатор забит, устройству придется работать усерднее, чтобы производить тот прохладный воздух, которого вы жаждете.Чем тяжелее устройство должно работать, тем больше будет стоить его запуск и тем хуже оно будет работать.
• Профилактическое обслуживание: Регулярно проводите техническое обслуживание. Рекомендуется проводить обслуживание кондиционера не реже одного раза в год. Это ничем не отличается от вашей машины или вашего тела; вещи должны проверяться регулярно, чтобы выявлять проблемы на ранней стадии. Если система переменного тока не обслуживается должным образом, она становится грязной — НАСТОЯЩЕЙ грязной! Если он не обслуживается, ваш кондиционер может быть заполнен волосами, пылью и мусором и даже может стать зрелой средой для биологического роста.Это может повлиять на воздух, которым вы дышите. На внутренних змеевиках может даже образоваться ржавчина, и она может распространиться через воздуховод в каждую комнату вашего дома. Это потенциальная опасность для астматиков/аллергиков и вашего здоровья в целом, но это также плохо для вашей системы кондиционирования. Когда вы проходите ежегодное обслуживание, техник должен очистить внешний змеевик конденсатора и осмотреть остальную часть системы на предмет дальнейшего обслуживания. Правильный осмотр, очистка и техническое обслуживание всего поможет вашей системе кондиционирования работать более эффективно, лучше охлаждать ваш дом и служить дольше.
• Регулярно меняйте фильтр: Мы не можем не подчеркнуть это! ПОЖАЛУЙСТА, регулярно меняйте фильтр! Если вы не меняете фильтр переменного тока, на центральный блок поступает меньше воздуха. Попробуйте бежать в гору с закрытым ртом… это неинтересно. Уменьшенный поток воздуха означает, что ваш кондиционер должен работать больше, чтобы получить желаемую температуру. Это дополнительное давление в системе может привести к тому, что змеевик испарителя (часть вашего кондиционера, которая активно охлаждает воздух) замерзнет, ​​что помешает вашей системе работать должным образом и может привести к очень дорогим ремонтным работам!
• Устранение протекающих воздуховодов: Из протекающего воздуховода может потеряться до 30% свежего прохладного воздуха еще до того, как он попадет в комнату, в которой вы находитесь! Перестаньте вытягивать горячий влажный воздух с чердака или, что еще хуже, платить за его кондиционирование!
• Замените компоненты, когда они начинают выходить из строя: Обратитесь к профессионалу, чтобы как можно скорее заменить неисправные конденсаторы или другие компоненты, которые не работают должным образом. Если в вашем кондиционере есть детали, которые не работают в полную силу, это может привести к тому, что другие (более дорогие) детали будут работать тяжелее и выйдут из строя раньше, чем ожидалось, что значительно повысит ваши расходы. Если ваш специалист по обслуживанию предлагает заменить конденсаторы, не ждите, пока эти компоненты полностью разрядятся — это приведет к полной остановке работы системы и может привести к повреждению дорогостоящих компонентов. Не забывайте — закон Мерфи говорит нам, что сбой системы произойдет в самый жаркий день в году, часто в праздник, когда у вас в городе есть семья или друзья! Быть инициативным.

Почему высокоэффективные кондиционеры лучше?

Системы с более высокой эффективностью — это более новые системы, которые превосходят своих предшественников, поскольку в них используются преимущества технологических изменений. Лучшие из этих систем работают с исключительными регулируемыми компрессорами, которые помогают поддерживать оптимальный уровень комфорта, включая и выключая как можно меньше. Ключ к вашему домашнему комфорту лежит внутри внутреннего вентилятора с регулируемой скоростью, наружного конденсаторного блока и интеллектуального контроллера или термостата.Компрессор современных высокоэффективных систем кондиционирования воздуха может регулировать поток хладагента и воздуха, проходящего через систему, а это означает, что вы получаете желаемую мощность, когда вам это нужно, ни больше, ни меньше.

На этой диаграмме показано, как поддерживается температура в вашем доме с минимальными затратами энергии на поддержание постоянной температуры в течение длительного периода времени. Циклическое включение и выключение не только изнашивает вашу систему, но и требует много больших всплесков дорогостоящей энергии, чтобы… на самом деле не поддерживать постоянную прохладу в вашем доме.

Существующей системе переменного тока может быть от 15 до 20 лет. За это время было сделано много улучшений эффективности. Эти достижения удешевляют эксплуатацию высокоэффективных систем, поскольку они более эффективно превращают горячий воздух в холодный. Благодаря достижениям в области дизайна и технологий современные системы переменного тока более эффективны, чем когда-либо прежде. Использование меньшего количества энергии делает их лучше для нашей окружающей среды.

Определенно стоит задуматься об инвестировании в более новый и более эффективный кондиционер для вашего дома. Преимущества новых кондиционеров включают: ваши счета за электроэнергию значительно ниже

Регуляторы скорости: Многие высокоэффективные кондиционеры теперь оснащены регуляторами скорости воздуха, что позволяет системе лучше контролировать эффективность, производительность и комфорт пассажиров.Carrier Infinity 20 обеспечивает согласование нагрузки в диапазоне скоростей от 40% до 100% мощности.

Медиа-фильтры для лучшей фильтрации: Высокоэффективные фильтры-медиа имеют толщину 4 дюйма и более и большую площадь поверхности благодаря своей форме гармошки. Это означает, что воздух, который циркулирует в вашем доме, на самом деле намного чище, и меньше грязи попадает в вашу систему кондиционирования.

Оптимальный контроль влажности и температуры

Снижение уровня шума до 58 децибел* в некоторых моделях благодаря шумозащитным экранам компрессора и модернизированным лопастям вентилятора.

Непрерывная система воздуходувки: Основным преимуществом установки высокоэффективного кондиционера переменной производительности (многоступенчатого) является более непрерывный характер циркуляции воздуха. В отличие от раздражающего цикла включения/выключения старых, менее эффективных одноступенчатых моделей, этот подход помогает регулировать влажность и помогает уменьшить случайные выбросы холодного воздуха. Без необходимости постоянного перезапуска высокоэффективный кондиционер работает значительно тише, чем его низкоэффективные альтернативы. Этот отказ от циклического включения и выключения также означает меньший износ двигателей блока переменного тока, что снижает риск преждевременных поломок.

Дороги ли высокоэффективные кондиционеры?

Хотя в краткосрочной перспективе они могут стоить дороже, в долгосрочной перспективе высокоэффективные кондиционеры стоят дешевле. Они дешевле в обслуживании, служат дольше и потребляют меньше электроэнергии. Но, как и при покупке чего-либо нового, вам необходимо взвесить инвестиции, продолжительность времени, в течение которого вы будете оставаться дома, и экономию, которую вы увидите в счете за электроэнергию. Ваш консультант по комфорту может помочь вам справиться с этим, чтобы вы могли взвесить свои варианты.

Инвестирование в качественную систему кондиционирования воздуха является важной частью обслуживания вашего дома и создания комфортного пространства для проживания вашей семьи. Если вы потратите немного больше на лучшую модель сейчас, это может сэкономить вам деньги в долгосрочной перспективе, обеспечить большую отдачу от инвестиций при продаже вашего дома и обеспечить комфорт для вас и вашей семьи в вашем доме.

Если ваша нынешняя система кондиционирования не справляется с охлаждением вашего дома, позвоните в отдел отопления и кондиционирования воздуха McCullough, чтобы выяснить, что вызывает проблемы с вашей системой кондиционирования.

Свяжитесь с нами сегодня, и мы можем отправить опытного техника к вам домой, чтобы быстро диагностировать вашу проблему!

Возможно, вас также заинтересуют статьи «Как выбрать подрядчика для установки вашей новой системы кондиционирования» и «Важность правильного проектирования системы кондиционирования». Дизайн (выбор компонентов), установка и тонкая настройка вашей новой системы могут повлиять на ее производительность.

* Правильный выбор размеров и установка оборудования имеют решающее значение для достижения оптимальной производительности. Сплит-системы кондиционирования воздуха и тепловые насосы должны быть согласованы с соответствующими компонентами змеевика, чтобы соответствовать критериям ENERGY STAR.За подробностями обращайтесь к своему подрядчику или посетите сайт www.energystar.gov. Самый тихий размер в каждой группе моделей в наиболее распространенных условиях эксплуатации.

Высокоэффективные перовскитные солнечные элементы планарного типа с незначительным гистерезисом, использующие SnO2 в комплексе с ЭДТА

Изготовление и определение характеристик E-SnO

₂

Хорошо известно, что ЭДТА может реагировать с оксидом переходного металла с образованием комплекса, поскольку он может предоставить свою неподеленную пару электронов на вакантную d -орбиталь атома переходного металла ⁴⁷ . Таким образом, ЭДТА была выбрана для модификации SnO ₂ для улучшения его характеристик. На дополнительном рисунке 1a описана химическая реакция, которая произошла, когда SnO ₂ обработали водным раствором ЭДТА, что привело к образованию пятичленного кольцевого хелата. Изображения образцов ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ показаны на дополнительном рисунке 1b. Видно, что немодифицированные ЭДТА и SnO ₂ образцы прозрачны, а обработанные ЭДТА SnO ₂ становятся молочно-белыми.На дополнительном рисунке 2 сравниваются спектры инфракрасной спектроскопии с преобразованием Фурье (FTIR) раствора E-SnO ₂ , измеренные в свежеприготовленном состоянии и снова после того, как он хранился в атмосфере окружающей среды в течение 2 месяцев. Ясно, что нет явного различия между двумя решениями, что свидетельствует о высокой стабильности.

На рис. 1а показаны рентгеновские фотоэлектронные спектры (РФЭС) пленок ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ , нанесенных на кварцевые подложки. Для уменьшения зарядного эффекта открытая поверхность кварцевой подложки была покрыта токопроводящей серебряной краской и соединена с землей. Мы откалибровали шкалу энергии связи для всех измерений XPS по линии углерода 1 s при 284,8 эВ. Из этих измерений ясно, что SnO ₂ показывает только пики, относящиеся к Sn и O. После обработки ЭДТА пленка E-SnO ₂ показывает дополнительный пик, расположенный прибл. 400 эВ, приписываемый N. Между тем пики Sn 3 d от E-SnO ₂ смещены примерно на0,16   эВ в отличие от исходного SnO ₂ (дополнительный рисунок 3), что указывает на то, что ЭДТА связана с SnO ₂ .

Рис. 1

Характеристика ETL. a XPS и b FTIR-спектры пленок ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ , нанесенных на кварцевые подложки. c АСМ топографические изображения пленок ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ . d Схематическое изображение уровня Ферми ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ относительно зоны проводимости слоя перовскита. Уровень Ферми ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ измерен методом KPFM, а проводимость и валентная зона материалов перовскита получены из предыдущего отчета ⁷⁴ . e Спектры оптического пропускания пленок ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ на подложках ITO. f Подвижность электронов для ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ с использованием модели SCLC, а на вставке показана структура устройства ITO/Al/ETL/Al

FTIR использовали для изучения взаимодействия между SnO ₂ и ЭДТА.Как показано на рис. 1b, пики около 2895 см ^-1 и 1673 см ^-1 принадлежат валентным колебаниям C-H и C=O в ЭДТА соответственно. Характерные пики SnO ₂ , наблюдаемые прибл. 701 см ⁻¹ и 549 см ⁻¹ обусловлены растяжением O–Sn–O и колебанием Sn–O соответственно ⁴⁸ . Кроме того, пик при 1040 см ^-1 в пленке SnO ₂ приписывается валентным колебаниям O-O из-за адсорбции кислорода на поверхности SnO ₂ ⁴⁹ . Для образца E-SnO ₂ характеристические пики SnO ₂ смещаются к 713 см ⁻¹ и 563 см ⁻¹ , а пики валентных колебаний C–H и C=O смещаются к 2913 см ^-1 и 1624 см ^-1 , что еще раз демонстрирует, что ЭДТА действительно находится в комплексе с SnO ₂ .

Изображения атомно-силовой микроскопии (АСМ) пленок ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ , нанесенных на подложки ITO, показаны на рис. 1c. Данные показывают, что пленка E-SnO ₂ демонстрирует наименьшую среднеквадратичную шероховатость, равную 2.88 нм, ключевой показатель качества для PSC ⁵⁰ . Мы также измерили их уровень Ферми с помощью силовой микроскопии зонда Кельвина (KPFM), при этом изображения поверхностного потенциала показаны на дополнительном рисунке 4, а расчетные детали описаны в дополнительном примечании 1. На рисунке 1d показано выравнивание энергетических зон между перовскитами и различными ETL. Уровень Ферми E-SnO ₂ очень близок к зоне проводимости перовскита, что способствует усилению V _oc ⁵¹ .

На рисунке 1e показаны спектры оптического пропускания пленок ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ , покрытых ITO. Все эти образцы демонстрируют высокий средний коэффициент пропускания в видимой области, демонстрируя хорошее оптическое качество. Кроме того, подвижность электронов различных ETL была измерена с использованием метода тока с ограничением пространственного заряда (SCLC) ²⁰ , как показано на рис. 1f. Установлено, что подвижность электронов E-SnO ₂ составляет 2,27 × 10 ⁻³ см ²  В ⁻¹  с ⁻¹ , что значительно больше, чем у ЭДТА (3.56 × 10 ^-5 CM ^-1 V ^-1 S ^-1 S ^-1 S ^-1 ) и Sno ₂ (9.92 × 10 ^-4 см ² V ^-1 S ^-1 ). Известно, что подвижность электронов является ключевым показателем качества ETL в PSC. На дополнительном рисунке 5 показаны модели инжекции электронов для структур ITO/SnO ₂ или E-SnO ₂ /перовскита/PCBM/Al с соответствующими кривыми J –V , а подробности описаны в дополнительном Заметка 2. Очевидно, что высокая подвижность электронов эффективно способствует переносу электронов в PSC, снижает накопление заряда на границе ETL/перовскит, повышает эффективность и подавляет гистерезис для PSC ²¹ .

Механизм роста перовскита

Качество перовскитных пленок, включая размер зерна, кристалличность, покрытие поверхности и т. д., очень важно для высокопроизводительных PSC. Для однородной микроструктуры для изготовления перовскитных пленок на подложках из ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ использовали метод осаждения из раствора.На рис. 2a–c показана морфология перовскитных пленок, нанесенных на разные ETL. Из этих изображений видно, что были получены непрерывные пленки без точечных отверстий с полным покрытием поверхности. На рисунке 2d показана диаграмма распределения со средним размером зерна около 309 нм для перовскита, покрытого SnO ₂ . Размер зерна увеличился примерно до 518 нм для образца с ЭДТА. Удивительно, но средний размер зерна перовскита дополнительно увеличивается до примерно 828 нм (рис. 2c, d) для подложек E-SnO ₂ .

Рис. 2

Морфология перовскитных пленок, нанесенных на различные подложки. Изображения с помощью сканирующего электронного микроскопа (СЭМ) сверху перовскитных пленок, покрытых на подложках a EDTA, b SnO ₂ и c E-SnO ₂ . d Распределение размеров зерен перовскита, нанесенного на различные подложки

В соответствии с установленной моделью зарождения и роста тонких пленок ^52,53 процесс образования перовскита можно разделить на четыре стадии: (i) формирование кристаллическое ядро, (ii) эволюция ядер в островную структуру, (iii) формирование сетчатой ​​микроструктуры и (iv) рост сетей в сплошную пленку.Свободная энергия Гиббса для гетерогенного зародышеобразования на первом этапе может быть выражена в виде уравнения. (1)

$$\bigtriangleup G_{{\mathrm{гетерогенный}}} = \bigtriangleup G_{{\mathrm{гомогенный}}} \times f\left( \theta \right)$$

(1)

, где F ( θ ) = (2-3 COS θ + COS ³ θ ) / 4 ⁵⁴ и θ — угол контакта раствора предшественника. Поскольку модуль θ изменяется в диапазоне [0, π /2], чем больше θ , тем меньше модуль cos  θ , и, следовательно, больше параметр f ( θ ) ϵ [0, 1].Другими словами, меньший краевой угол приводит к уменьшению свободной энергии Гиббса для гетерогенного зародышеобразования, тем самым способствуя процессу зародышеобразования. Более высокая плотность зародышеобразования будет способствовать процессу уплотнения пленки ⁵³ . По сравнению с ЭДТА и SnO ₂ , E-SnO ₂ демонстрирует наименьший краевой угол (20,67 °, дополнительный рисунок 6), что приводит к границе смачиваемости перовскита ^55,56,57 . Таким образом, перовскит, нанесенный на E-SnO ₂ , демонстрирует лучшую кристалличность (дополнительный рис.7) и полное покрытие поверхности (рис. 2c). Кроме того, малый краевой угол подложки обеспечивает низкую поверхностную энергию ⁵⁸ , что приводит к увеличению размера зерен во время роста сетчатой ​​структуры ⁵³ , как это наблюдается в измерениях РЭМ.

Динамика переноса заряда

Электронные устройства со структурой ITO/ETL/перовскита/PCBM/Ag были изготовлены для оценки плотности ловушек перовскита, нанесенного на различные подложки. На рисунке 3a показаны темновые вольт-амперные характеристики ( ВАХ ) для устройств, работающих только с электронами.2}}$$

(2)

Где ε ε _{0 0 — это вакуумная проницаемость, ε — относительная диэлектрическая постоянная ФА 0,95 CS 0.05 PBI 3 ( ε = 62,23) ⁵⁹ , E заряд электрона, L — толщина пленки. Плотность ловушек перовскитной пленки, нанесенной на подложки SnO 2 и ЭДТА, составляет 1,93 × 10 ¹⁶ и 1.27 × 10 ¹⁶  см ⁻³ соответственно. Интересно, что плотность ловушек снижается до 8,97 × 10 ¹⁵ см ^-3 для пленки, осажденной на E-SnO 2 . Значительно более низкая плотность ловушек связана с низкой плотностью границ зерен в перовскитовой пленке (рис. 2).}

Рис. 3

Перенос заряда между перовскитом и различными ETL. a Темный ВАХ кривые только электронных устройств с точками перегиба V _TFL .На вставке показана структура электронного устройства. b Спектры стационарной ФЛ и c TRPL с интенсивностью возбуждения 3 мкДж см ⁻² перовскитных пленок, нанесенных на разные подложки

на разных подложках. По сравнению с другими образцами в ITO/E-SnO ₂ /перовските наблюдается значительное гашение ФЛ, демонстрируя, что E-SnO ₂ обладает наиболее привлекательными достоинствами, такими как самая высокая подвижность электронов (рис.1е). На рисунке 3c показана нормализованная PL с временным разрешением (TRPL) для перовскита, покрытого на различных ETL. Время жизни и соответствующие амплитуды перечислены в дополнительной таблице 1. Как правило, компонент медленного распада ( τ ₁ ) объясняется излучательной рекомбинацией свободных носителей заряда из-за ловушек в объеме, а компонент быстрого распада ( τ ₂ ) возникает в результате тушения носителей заряда на границе раздела ⁶⁰ . Образец стекло/перовскит показывает самое длительное время жизни при интенсивности возбуждения 3 мкДж см ^-2 .Для перовскита, нанесенного на подложку ITO, срок службы уменьшается более чем вдвое из-за переноса заряда с перовскита на ITO. Для образцов ЭДТА/перовскит и SnO ₂ /перовскит время жизни как быстрого, так и медленного распада очень похоже, и τ ₁ доминирует в затухании ФЛ для обоих образцов, указывая на сильную рекомбинацию до того, как они были извлечены. При осаждении перовскита на E-SnO ₂ оба числа τ ₁ и τ ₂ были сокращены до 14.16 нс и 0,97 нс, с долей 45,32% и 54,68% соответственно. Между тем, τ ₂ , по-видимому, доминирует в затухании ФЛ, указывая на то, что электроны эффективно извлекаются из слоя перовскита в E-SnO ₂ с минимальными рекомбинационными потерями. Даже при меньшей интенсивности возбуждения (0,5 мкДж см ⁻² ) наблюдается ускорение времени жизни E-SnO ₂ /перовскита. Срок службы увеличивается с уменьшением интенсивности возбуждения (дополнительный рис.8 и дополнительную таблицу 1), в соответствии с предыдущим отчетом ⁶¹ . Электронно-транспортная доходность ( Ф _{TR ) различных ETL с различными интенсивными возбуждениями могут быть оценены с использованием уравнения, Ф TR = 1 — τ P / τ Стекло , где τ p — средний срок службы перовскита, нанесенного на различные подложки, а τ стекло — средний срок службы стекла/перовскита.При интенсивности возбуждения 3 мкДж см ^-2 электрон-транспортные выходы ITO, ЭДТА, SnO 2 и E-SnO 2 составляют 49,72 %, 67,58 %, 68,31 % и 81,50 % соответственно. . При снижении интенсивности возбуждения до 0,5 мкДж см ^-2 электрон-транспортные выходы ITO, ЭДТА, SnO 2 и E-SnO 2 увеличиваются до 60,37 %, 74,46 %, 80,65 % и 90,82 %. %, соответственно. Ясно, что интенсивность возбуждения может значительно увеличить электрон-транспортный выход.Эти результаты также указывают на то, что E-SnO 2 является хорошим слоем для извлечения электронов для PSC планарного типа.}

Производительность PSC

Учитывая превосходные оптоэлектронные свойства, о которых говорилось выше, ожидается, что E-SnO ₂ обеспечит лучшую ETL в PSC, чем SnO ₂ . Поэтому PSC планарного типа проектируются и изготавливаются на основе различных ETL со структурой устройства, показанной на вставке рис. 4a. ФАПбИ ₃ использовался в качестве активного поглотителя из-за его правильной ширины запрещенной зоны с небольшим количеством легирования Cs для улучшения его фазовой стабильности ^62,63 . На дополнительном рисунке 9 представлены изображения SEM в поперечном сечении для полной структуры устройства. Толщина пленки перовскита поддерживается на уровне ок. 420 нм для всех устройств. В то время как зерна перовскита недостаточно велики, чтобы проникнуть через толщину пленки, когда в качестве подложки используется SnO ₂ , зерна значительно крупнее при осаждении на ЭДТА и E-SnO ₂ с зернами, выросшими по всей толщине пленки. , что согласуется с результатами СЭМ в виде сверху (рис.2).

Рис. 4

Производительность PSC с использованием ETL. а J –V кривые со вставкой, показывающей конфигурацию устройства, а б соответствующий ИПХЭ планарных ППП с различными ЭТЛ. Интегральная плотность тока из кривых IPCE со спектром потока фотонов AM 1,5 G. c Статическая плотность тока и PCE, измеренные как функция времени для устройств с ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ со смещением 0. 85 В, 0,89 В и 0,92 В соответственно. d Гистограмма распределения PCE планарного типа PSC на основе различных ETL

На рисунке 4a показаны кривые J–V планарного типа PSC с использованием различных ETL с ключевыми параметрами, включая плотность тока короткого замыкания ( J _sc ), V _oc , коэффициент заполнения (FF) и PCE приведены в таблице 1. Устройство на основе ЭДТА дает PCE 16,42% с J _sc  = 2= 2.10 мА см ⁻² , В _oc  = 1,08 В и FF = 0,687. Устройство на основе подложки Sno ₂ показывает PCE 18,93% с j _SC = 22,79 мА см ^-2 , V _OC = 1,10 В и FF = 0,755. Интересно, что когда E-SnO ₂ используется в качестве ETL, J _sc , FF и V _oc увеличиваются до 24,55  мА см ⁻²

, 0,7 PCE до 21.60% (сертифицированная эффективность составляет 21,52%, а сертифицированный документ показан на дополнительном рисунке 10), самая высокая эффективность, зарегистрированная на сегодняшний день для PSC планарного типа. Низкая производительность устройства для ЭДТА вызвана малым J _sc и FF, что связано с низкой подвижностью электронов и высоким сопротивлением ⁴⁷ , а низкое V _oc является результатом небольшого смещения Ферми. энергия между EDTA и HTL (рис. 1d) ⁶⁴ . Для сравнения, PSC планарного типа с E-SnO ₂ ETL демонстрируют наилучшие характеристики.Более высокие J _sc и FF объясняются высокой подвижностью электронов, которая способствует эффективному извлечению электронов, а более высокие V _oc — более близким энергетическим уровнем между E-SnO ₂ и перовскитом ⁶⁵ . На рисунке 4b показаны эффективность преобразования падающего фотона в заряд (IPCE) и интегральный ток PSC на основе различных ETL. Интегральные значения тока, рассчитанные по спектрам IPCE для устройств с использованием ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ , равны 21.22, 21,58 и 24,15 мА см ⁻² соответственно, что очень близко к результатам Дж –V . Очевидно, что устройство на основе E-SnO ₂ демонстрирует значительно более высокий IPCE из-за меньших оптических потерь при осаждении перовскита на E-SnO ₂ ETL (дополнительный рисунок 11), что соответствует J – V. измерения.

Таблица 1. Параметры жестких и гибких устройств

Для дополнительной демонстрации характеристик устройств была измерена плотность фототока лучших устройств из каждой группы на основе ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ при устройства были смещены на 0.85, 0,89 и 0,92 В соответственно. На рисунке 4c показаны соответствующие кривые в точке максимальной мощности ( В _мп ) на графиках Дж –В . PCE устройств-чемпионов с использованием ЭДТА, SnO ₂ и E-SnO ₂ стабилизируются на уровне 16,34%, 18,67% и 21,67% с плотностью фототока 19,22, 20,98 и 23,55 мА см соответственно, очень близко к значениям, измеренным по кривым J –V . Затем мы изготовили и измерили 30 отдельных устройств для каждой ETL, чтобы изучить повторяемость.На рисунке 4d показана гистограмма распределения PCE для устройств с разными ETL со статистикой, приведенной в дополнительных таблицах 2–4. Удивительно, но устройства на основе E-SnO ₂ демонстрируют превосходную воспроизводимость с очень небольшим стандартным отклонением в отличие от устройств на основе EDTA и SnO ₂ , что указывает на то, что E-SnO ₂ является превосходным ETL в ПСК планарного типа.

Чтобы лучше понять механизм переноса заряда, были подробно изучены процессы переноса заряда в перовскитовых устройствах.Скорость рекомбинации носителей в ПСО оценивали по измерениям распада V _oc . На рисунке 5a показаны кривые затухания V _oc PSC на основе разных ETL. Видно, что ППП планарного типа на основе E-SnO ₂ имеет самое медленное время затухания V _oc по сравнению с устройствами на основе ЭДТА и SnO ₂ , что указывает на то, что устройства с E-SnO ₂ имеют наименьшую скорость рекомбинации заряда и наибольшее время жизни носителей, что согласуется с самым высоким значением V _oc для устройства на основе E-SnO ₂ по измерениям J–V . На рисунке 5b показаны J _sc в зависимости от интенсивности света PSC с использованием различных ETL. Похоже, что все устройства демонстрируют линейную корреляцию с наклоном, очень близким к 1, что указывает на то, что бимолекулярная рекомбинация в устройствах незначительна ⁶⁶ . На рисунке 5c показано, что V _oc изменяется линейно в зависимости от интенсивности света. Предыдущие исследования показали, что отклонение между наклоном и значением ( kT/q ) отражает рекомбинацию с участием ловушек ²⁰ .В данном случае устройство, использующее E-SnO ₂ , показывает наименьший наклон, что указывает на наименьшую рекомбинацию с участием ловушек, что прекрасно согласуется с результатом, показывающим наименьшую плотность ловушек при осаждении перовскита на E-SnO. ₂ (рис. 3а). На самом деле наклон составляет всего 1,02 кт/кв , что означает, что рекомбинация с участием ловушки практически незначительна.

Рис. 5

Свойства переноса заряда планарных ППП с использованием различных ЭТЛ. V _{OC OC OC Кривые распада, B J SC против интенсивности света, C V V OC против интенсивности света и D EIS PSCS Planar с различными ETL}

Спектроскопия электрического импеданса (EIS) использовалась для определения передаточного сопротивления в солнечных элементах. На рисунке 5d показаны графики Найквиста для устройств, использующих различные ETL, измеренные при 90 131 В 90 132 90 337 oc 90 338 в темных условиях, с эквивалентной схемой, показанной на дополнительном рисунке.12. Известно, что в анализе ЭИС высокочастотная составляющая является сигнатурой передаточного сопротивления ( R _tr ), а низкочастотная – рекомбинационного сопротивления ( R _rec ) ⁶⁷ . В настоящем исследовании, поскольку интерфейс перовскит/HTL идентичен для всех устройств, единственной переменной, влияющей на R _tr , является интерфейс перовскит/ETL. Числовая подгонка дает параметры устройства, как указано в дополнительной таблице 5.По-видимому, по сравнению с ППП на основе ЭДТА и SnO ₂ прибор с E-SnO ₂ показывает наименьшую R _tr 14,8 Ом и наибольшую R _{rec 904,338 4 Ом. Маленький R tr полезен для экстракции электронов, а большой R rec эффективно сопротивляется рекомбинации заряда, что согласуется с наблюдениями, обсуждавшимися выше. В совокупности все результаты подтверждают, что E-SnO 2 является наиболее эффективным ETL для PSC планарного типа.}

Стабильность и гистерезис

Стабильность и гистерезис — две ключевые характеристики PSC. На рисунке 6a показан нормализованный PCE, измеренный как функция времени хранения, с более подробными параметрами J – V , обобщенными в дополнительной таблице 6. Понятно, что хотя устройство на основе E-SnO ₂ сохраняет 92% своей начальной эффективности. подвергаясь воздействию окружающей атмосферы после 2880  часов в темноте, устройство, использующее SnO ₂ , обеспечивает только 74% своей начальной эффективности при тех же условиях хранения.PSC также были испытаны при непрерывном облучении мощностью 100 мВт см ^-2 . На рисунке 6b показаны нормализованные изменения PCE в зависимости от времени испытания, а более подробные параметры J – V представлены в дополнительной таблице 7. Понятно, что после 120  часов освещения устройство, использующее E-SnO ₂ , поддерживает 86% от его начальной эффективности, в то время как при той же продолжительности испытаний устройство с использованием SnO ₂ остается только 38% относительно своей начальной эффективности. Видно, что устройство, изготовленное на основе E-SnO ₂ , демонстрирует превосходную стабильность как при темновом, так и при непрерывном облучении.Нестабильность PSC в основном вызвана деградацией перовскитной пленки и спиро-OMeTAD HTL. В настоящей работе все устройства использовали один и тот же spiro-OMeTAD HTL, поэтому деградация от HTL должна быть одинаковой для всех устройств. Установлено, что размер зерна перовскитной пленки увеличивается в три раза при ее осаждении на E-SnO ₂ по сравнению с исходным SnO ₂ (рис. 2). Крупный размер зерна может эффективно подавлять проникновение влаги на границы зерен ⁶⁸ , что приводит к повышению устойчивости к окружающей среде для PSC на основе E-SnO ₂ ETL.

Рис. 6

Тест на стабильность и гистерезис для планарных ППП. Измерения долговременной стабильности устройств без какой-либо герметизации в условиях окружающей среды a и b при освещении 100 мВт см ⁻² . Кривые J–V устройства с c SnO ₂ и d E-SnO ₂ , измеренные как при обратном, так и при прямом направлении сканирования

Для теста на гистерезис, рис. 6c и d показаны кривые J – V , измеренные как в обратном, так и в прямом направлениях сканирования.Установлено, что прибор с E-SnO ₂ имеет практически идентичные кривые Дж-В с пренебрежимо малым гистерезисом даже при измерении с использованием различных скоростей развертки от 0,01 до 0,5 В с ^-1 . На дополнительном рисунке 13 представлены кривые J – V , измеренные для устройства на основе E-SnO ₂ при разных скоростях сканирования. Видно, что кривые J – V почти не меняются, независимо от скорости и направления сканирования, что свидетельствует о том, что гистерезис пренебрежимо мал.Как правило, гистерезис PSC приписывается межфазной емкости, вызванной накоплением заряда на границе раздела, которое возникает из-за миграции ионов, высокой плотности ловушек и несбалансированного переноса заряда внутри перовскитового устройства ^69,70,71 . Обнаружено, что плотность ловушек пленки перовскита значительно снижается при ее осаждении на E-SnO ₂ , что является одной из основных причин уменьшения гистерезиса. Кроме того, электронная подвижность ЭТЛ SnO ₂ составляет всего 9.92 × 10 ⁻⁴  см ²  В ⁻¹  с ⁻¹ (рис. 1f), примерно на порядок медленнее подвижности дырок легированного спиро-OMeTAD (около 10 ⁻³  см ²  В ⁻¹  с ⁻¹ ) HTL. Таким образом, поток электронов ( F _e ) составляет ок. В 10 раз меньше, чем поток дырок ( F _h ) из-за одинаковой площади интерфейса ETL / перовскита и перовскита / HTL, что приводит к накоплению заряда на границе SnO ₂ / перовскит, как показано в дополнительном Инжир.14а. Накопленный заряд вызовет гистерезис в солнечных элементах (рис. 6c). Когда E-SnO ₂ (2,27 × 10 ⁻³ см см ²  V ⁻¹  с ⁻¹ ) используется в качестве ETL, _e

F _h спиро-OMeTAD HTL (дополнительный рис. 14b), что приводит к эквивалентному переносу заряда на обоих электродах. Следовательно, высокая подвижность электронов E-SnO ₂ будет усиливать перенос электронов от перовскита к E-SnO ₂ ETL, не приводя к значительному накоплению заряда, и, следовательно, устройства на основе E-SnO ₂ проявляют незначительный гистерезис.

Высокоэффективные гибкие PSC

Учитывая преимущество низкотемпературной подготовки, мы применили E-SnO ₂ ETL в гибких PSC. На рисунке 7a показаны кривые J – V для гибких PSC с использованием подложек из полиэтилентерефталата (ПЭТ) / ITO, а основные параметры J – V приведены в таблице 1. Гибкое устройство-чемпион демонстрирует PCE 18,28% ( J _sc  = 23,42 мА см ⁻² , В _oc  = 1,09 В и FF = 0.716). Более низкий J _sc гибкого устройства вызван более низкой прозрачностью подложки из ПЭТ/ITO по сравнению со стеклом/ITO, используемым для жесткого устройства (дополнительный рисунок 15). Более низкие значения V _oc и FF, вероятно, обусловлены более высоким поверхностным сопротивлением подложки из PET/ITO ⁶⁷ . На рисунке 7c показаны IPCE и интегральная плотность тока гибкого устройства. Ясно, что интегральный ток составляет 23,12 мА см ⁻² , что полностью согласуется с результатами Дж–В .Для теста на воспроизводимость было изготовлено 30 отдельных ячеек с гистограммой распределения PCE, показанной на рис. 7d, а подробные параметры приведены в дополнительной таблице 8, что подтверждает очень хорошую воспроизводимость.

Рис. 7

Производительность гибких PSC на базе E-SnO ₂ ETL. a J–V кривые гибких устройств и после изгиба при радиусах кривизны 14 мм, 12 мм и 7 мм для 500 циклов соответственно. b Нормализованная PCE, измеренная после сгибания на разных радиусах кривизны. c Кривые IPCE гибкого устройства. d Гистограмма распределения PCE гибких PSC

Механическая стабильность является важным показателем качества гибких солнечных элементов. Согласно предыдущему отчету ⁷² , для ITO безопасно изгибаться до радиуса 14 мм, а когда радиус изгиба меньше 14 мм, слой ITO начинает трескаться, что приводит к значительному ухудшению проводимости.