An affordable green energy source—Evolving through current developments of organic,dye sensitized,and perovskite solar cells

Intensive R&D efforts made in solar photovoltaic area has enabled Si, GaAs, CdTe, and CIGS devices exhibiting nearly ideal efficiencies. However, cost incurred per unit energy does not allow them to qualify for alternate energy source besides environmental issues at production floors. Consequently, search is still continuing not only to reduce cost by improved efficiency, reduced materials cost, and simplified processing resulting in a cleaner and greener technology. Current successes in organic, dye-sensitized, and perovskite solar cells with efficiencies in 10–15% range raise concrete hope for evolving a low cost and green technology involving solution processable organic/inorganic compounds extendable to roll-to-roll production. The current status and future prospects of these three promising routes are reviewed here highlighting the possibility of an emerging alternate green energy source to supplement the conventional ones at commercial level.     

有机硅改性破乳-絮凝剂在含油污水处理中的应用

采用破乳-絮凝法结合有机硅表面活性剂处理塔里木油田含油污水,以水样的油含量、Zeta电位、显微照片、界面张力为考察参数,得到一种新型水处理剂NP-22。NP-22为有机硅改性破乳-絮凝剂,其配方为破乳-絮凝剂YL-7和有机硅表面活性剂321的质量比95∶15。在NP-22加入量90 mg/L、反应温度45℃、沉降时间90min的优化条件下处理含油污水,水样的油含量由728.8 mg/L降至34.3 mg/L,除油率达95.3%。有机硅表面活性剂321可有效降低油水界面张力,与YL-7复合使用,可取得更好的除油效果。     

磷和硅对土壤-烟草系统中铅迁移的影响

为探究降低土壤铅活性与烟叶铅含量的有效措施,采用盆栽法研究施磷、施硅及磷硅配施对铅在土壤-烟草系统中迁移的影响。结果表明,在非根际土壤中,施磷使土壤可交换态和碳酸盐结合态铅向铁锰氧化物结合态和残渣态铅转化,施硅使土壤可交换态铅向铁锰氧化物结合态铅转化,磷硅配施使土壤可交换态铅向铁锰氧化物结合态、有机态及残渣态铅转化。与CK相比,施磷、施硅及磷硅配施使根际土壤可交换态铅含量分别降低46.05%、14.24%和48.76%,使烟草铅总吸收量分别降低44.02%、44.04%和65.65%,使烟叶铅含量分别降低63.06%、60.37%和83.24%。施磷可通过降低土壤中铅向根部迁移的移动指数(IM,土-根)和根部向茎部迁移的移动指数(IM,根-茎)来抑制土壤中铅向叶部的迁移;施硅及磷硅配施可通过降低IM,土-根、IM,根-茎和茎部铅向叶部迁移的移动指数(IM,茎-叶)来抑制土壤中铅向叶部的迁移。施磷和施硅是降低烟叶铅含量的有效措施,且配施效果更佳。     

硅促进水稻种子萌发及缓解幼苗砷毒性的效应研究

通过As~(Ⅲ)胁迫下水稻种子的发芽试验和幼苗毒性试验,研究了外源硅对水稻种子发芽率、幼苗生长的影响及其缓解幼苗砷毒性的效应。外源硅的2种处理方式为种子萌发时添加外源硅(Si1)和采用硅处理液浸种(Si2)。结果表明,发芽时介质中As浓度达到10 mg·L~(-1)时显著抑制水稻种子萌发(P0.05),发芽率仅为80%,但是Si1和Si2处理下发芽率则提高到97%和100%,这说明外源硅可促进砷胁迫下水稻种子萌发;砷浓度≥5 mg·L~(-1)时,Si1和Si2处理均可提高水稻的相对幼苗高度和根耐性指数,提高幅度分别为6.00%~16.8%和57.9%~77.0%、7.10%~23.5%和54.2%~61.2%,并且降低了水稻幼苗砷含量,降低幅度分别为17.8%~21.4%和31.0%~49.1%。这说明外源硅处理可促进砷胁迫下水稻幼苗的生长;不同砷浓度处理与水稻芽长、根长及幼苗干重之间存在"S"型的剂量-效应关系,且外源硅显著提高了相应的EC50,缓解了砷对水稻幼苗生长的毒性。综上所述,砷胁迫下水稻种子萌发时添加外源硅或采用硅处理液浸种均可促进水稻种子萌发和幼苗生长,并降低了幼苗砷累积和缓解砷对水稻幼苗的毒性。     

硅对锰胁迫下水稻吸收矿质元素的影响

揭示Mn胁迫下硅对水稻中营养元素的影响特点,可为减轻水稻锰毒害提供理论依据.因此,本文通过水培试验,利用两个对Mn耐性不同的水稻品种,研究施Si(1.5 mmol·L-1)对Mn(2 mmol·L-1)胁迫下水稻营养元素的影响.同时,采用同步辐射X射线荧光(SRXRF)分析了营养元素的分布特点,以及各元素分布之间的相互关系.结果显示,高锰胁迫下,耐性品种叶片和根系的Mn含量都显著高于敏感品种.高锰胁迫抑制了敏感品种K元素从根部向叶片的转移,而降低了耐性品种的根部吸收K元素的能力.高锰胁迫下,施硅处理增加了敏感品种叶片中K、Fe和Zn的相对含量;可显著增加耐性品种叶片中K和Zn的相对含量,显著降低其Ca和Fe的相对含量.高锰胁迫下施硅可以促进敏感品种K元素的转运,促进耐性品种Zn元素转运.Si对耐性品种各元素含量保持相对平衡具有重要作用.水稻体内的锰大部分是硫酸锰,高锰胁迫下施硅不改变水稻植株体内的锰形态.     

以晶体硅太阳能电池产业为例的产业生命周期评价初探

面对日益复杂的环境问题和精细化环境管理需求,为了将生命周期评价在产业结构调整、发展方式转变中更好地发挥作用,对在产业层面开展生命周期评价的方法进行了探索研究.产业生命周期评价是在产品生命周期评价的基础上增加了:①基于“可拆解可组合”生态设计理念的功能单位和系统边界确定;②质量评估和数据整合的数据收集过程;③以不确定性分析来验证数据的合理性.选择晶体硅太阳能电池产业进行了产业生命周期评价的案例应用.结果表明:晶体硅太阳能电池产业可分为4个产品单元和11个工艺单元.基于上述产品单元和工艺单元的资源能源投入和污染物排放数据进行收集,在数据质量评估之后通过数据整合形成了产业生命周期数据清单.产业生命周期环境影响主要集中在呼吸系统影响（41.94%）、化石燃料（25.20%）、致癌（14.89%）和气候变化（8.80%）4个环境影响类别;减少环境影响的精准化途径是减少高纯多晶硅、硅片、电池片产品的电耗,组件产品中焊带消耗,硅片产品中的砂浆消耗和组件产品的铝合金边框消耗.蒙特卡洛分析结果显示,高纯多晶硅生命周期评价结果不确定性较高,与数据质量评估的结果较为一致.案例应用结果说明,产品生命周期评价可将生命周期评价从产品层面提升到产业层面,可为国家产业发展提供科学支撑.      

基施硅肥对土壤镉生物有效性及水稻镉累积效应的影响

为研究硅肥对土壤Cd生物有效性以及水稻累积重金属Cd的影响,模拟土壤低Cd污染水平(Cd总量为0.72mg·kg~(-1))和土壤高Cd污染水平下(Cd总量为5.08 mg·kg~(-1)),土壤基施0、15、30、60 mg·kg~(-1)的硅肥,进行水稻盆栽种植实验.结果表明,施用15~60 mg·kg~(-1)硅肥能提升水稻各生育期土壤的pH值,降低土壤交换态Cd含量和TCLP提取态Cd含量24.2%~43.7%,12.7%~46.8%,土壤中Si能与Cd形成Si-Cd复合物,降低土壤Cd的生物有效性,且降低效果在土壤低Cd污染水平时优于高Cd污染水平.硅肥提升水稻地上部的生物量尤其是产量.土壤低Cd污染水平下,Si对土壤Cd向水稻地上部的转运有促进和阻碍两种作用,施用量过低(Si 15 mg·kg~(-1))或过高(Si 60 mg·kg~(-1))时均促进土壤Cd向水稻地上部转运,施用量为30 mg·kg~(-1)时则阻碍Cd向上转运.随着Si施用量的增大,糙米Cd含量先上升后下降,范围为0.07~0.15 mg·kg~(-1),均低于0.2 mg·kg~(-1).土壤高Cd污染水平下,Si阻碍Cd向水稻地上部的转运,糙米、谷壳、茎叶的Cd含量分别降低38.7%~48.5%、35.7%~70.7%、30.9%~40.7%,糙米Cd含量范围0.23~0.28 mg·kg~(-1).综合考虑产量和糙米Cd含量,土壤低Cd污染水平下,建议施用30 mg·kg~(-1)的Si;高Cd污染水平下,建议施用Si 15~60 mg·kg~(-1).     

利用高硅铁尾矿制备氧化铁及二氧化硅微粉

采用酸浸法处理高硅铁尾矿,制备工业原料Fe2O3和SiO2微粉.最佳工艺条件为:反应温度100℃,反应时间90 min,铁尾矿中位粒径6.19 μm,盐酸体积分数60％.在上述最佳条件下,制备的SiO2产率(所得产品中SiO2的质量占原铁尾矿中SiO2质量的比例,下同)达98.2％,品质达到YB/T 115-2004《...     

青海大规模光伏发电发展问题探讨

分析了目前青海省光伏发电发展现状,探讨青海省大规模发展光伏电站面临的主要问题,并就问题的解决方案从技术措施和政策支持等角度予以阐述。为保证规模化光伏电站接入青海电网后电网的安全、稳定、经济运行提供了重要的理论支持和实践指导,对青海省光伏产业的发展乃至节能减排目标的实现起到重要作用。