过去几十年来,随着掺杂技术 [1–7]、基于超表面结构的太阳能聚光器 [8–10] 或具有吸光特性的新型复合材料或混合材料 [11–13] 的发现,光伏技术取得了快速发展。在这些材料中,尤其是钙钛矿基太阳能电池 (PSC),据报道具有出色的能量转换效率 [14, 15]。这种良好的性能归功于钙钛矿活性层的结构,它表现出卓越的光吸收特性,以及长的载流子扩散长度和直接带隙跃迁 [16]。然而,在 PSC 技术和制造中仍必须克服几个关键的缺点 [17–19],然后它们才能被视为硅太阳能电池(目前市场上的主要太阳能转换器)的可行替代品。这些缺陷大多是结构性的,例如快速降解、薄膜质量差、厚度薄、对热和湿度敏感以及由于铅 (Pb) 化合物的存在而具有高毒性。准确的器件和材料特性对于解决这些缺陷至关重要。太阳能电池器件特性中最广泛使用的两种模型是单二极管等效模型(见图 1a)及其更复杂的推导模型——双二极管模型(见图 1b)。
最近的太空发展正在实施几种更简单、更便宜的火箭技术。出于环保考虑和政府限制,有必要用绿色推进剂取代目前的(肼基)有毒推进剂,同时将性能损失降至最低。过氧化氢是未来绿色推进剂的有希望的候选者,因为它具有灵活性和良性,可以推动简单、经济高效、环保的推进,其性能足以取代肼或其他高性能有毒推进剂。因此,本论文致力于研究过氧化氢基推进剂,以用于未来的太空推进应用。这项工作的主要目的是研究绿色推进剂的燃烧特性。首先,我们讨论了过氧化氢在太空推进中的使用、特性和管理,后来,使用 NASA CEA 代码研究了过氧化氢的各种组合和成分。所进行的活动涉及过氧化氢作为单一推进剂、双推进剂和混合推进剂的研究。主要目的是找出不同 O/F 比 2、4、6、8、10 和各种压力室值 20、25 和 30 bar 下的燃烧温度和比冲值。为此,考虑了两种情况来研究乙醇、RP-1 和液态甲烷的双推进剂,并获得了不同 O/F 比下以及在室、喉部和出口处的质量分数变化。在混合推进剂条件下研究了四种情况,以各种石蜡(SASOL 0907、SASOL 6003、SASOL 6805)作为燃料,并有效研究了添加铝的影响。在双推进剂的情况下,考虑了所有成分并比较了燃烧产物,以便在适当的 O/F 比和固定的室压下实现最佳效率。观察到过氧化氢浓度对燃烧性能有显著影响,化学成分因重量浓度而产生影响。结论是过氧化氢对研究活动的未来发展很有用。