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調控高分子給體二維共軛側鏈與設計共軛中心核與pi-架橋小分子受體結構與性質之系統性研究

為了解決太陽能轉換效率2021的問題，作者陳重豪 這樣論述：

此研究中，我們通過引入具有（苯並二噻吩）-（噻吩）（噻吩）-四氫苯並惡二唑（BDTTBO）主鏈的新型供體-受體（D/A）共軛聚合物製備了用於有機光伏（OPV）的三元共混物。在BDTTBO單體中BDT供體單元上修飾不同的共軛側鏈聯噻吩 (BT)、苯並噻吩 (BzT) 和噻吩並噻吩 (TT)（記為 BDTTBO-BT、BDTTBO-BzT 和 BDTTBO-TT）。然後，我們將 BDTTBO-BT 或 BDTTBO-BzT 或 BDTTBO-TT 與聚（苯並二噻吩-氟噻吩並噻吩）（PTB7-TH）結合起來，以擴大太陽光譜的吸收並調整活性層中 PTB7-TH 和富勒烯的分子堆積，從而增加短路電流密

度。我們發現參入10%的BDTTBO-BT高分子以形成 PTB7-TH：BDTTBO-BT：PC71BM 形成三元共混物元件活性層可以將太陽能元件的功率轉換效率從 PTB7-TH 的二元共混物元件 9.0% 提高到 10.4%： PC71BM 轉換效率相對增長超過 15%。於第二部分，我們比較在BDTTBO單體中BDT供體單元上修飾硫原子或氯原子 取代和同時修飾硫原子和氯原子取代的側鏈聚合物供體與小分子受體光伏的功率轉換效率 (PCE) 的實驗結果與由監督產生的預測 PCE。使用隨機森林算法的機器學習 (ML) 模型。我們發現 ML 可以解釋原子變化的聚合物側鏈結構中的結構差異，因此對二元共混

系統中的 PCE 趨勢給出了合理的預測，提供了系統中的形態差異，例如分子堆積和取向被最小化。因此，活性層中分子取向和堆積導致的結構差異顯著影響 PCE 的預測值和實驗值之間的差異。我們通過改變其原始聚合物聚[苯並二噻吩-噻吩-苯並惡二唑] (PBDTTBO) 的側鏈結構合成了三種新的聚合物供體。同時修飾硫原子和氯原子取代的側鏈結構用於改變聚合物供體的相對取向和表面能，從而改變活性層的形態。 BDTSCl-TBO:IT-4F 器件的最高功率轉換效率 (PCE) 為 11.7%，與使用基於隨機森林算法的機器學習預測的 11.8% 的 PCE 一致。這項研究不僅提供了對新聚合物供體光伏性能的深入了解

，而且還提出了未明確納入機器學習算法的形態（堆積取向和表面能）的可能影響。於第三部分，為了理解下一代材料化學結構的設計規則提高有機光伏（OPV）性能。特別是在小分子受體的化學結構不僅決定了其互補光吸收的程度，還決定了與聚合物供體結合時本體異質結 (BHJ) 活性層的形態。通過正確選擇受體實現優化的OPV 元件性能。在本研究中，我們選擇了四種具有不同共軛核心的小分子受體——稠環核心茚二噻吩、二噻吩並茚並茚二噻吩（IDTT）、具有氧烷基-苯基取代的IDTT稠環核心、二噻吩並噻吩-吡咯並苯並噻二唑結構相同的端基，標記為 ID-4Cl、IT-4Cl、m-ITIC-OR-4Cl 和 Y7，與寬能帶高分子

PTQ10 形成二共混物元件。我們發現基於 Y7 受體的器件在所有二元混合物器件中表現出最好的光伏性能，功率轉換效率 (PCE) 達到 14.5%，與具有 10.0% 的 PCE 的 ID-4Cl 受體相比，可以提高 45%主要歸因於短路電流密度 (JSC) 和填充因子 (FF) 的增強，這是由於熔環核心區域中共軛和對稱梯型的增加，提供了更廣泛的光吸收，誘導面朝向並減小域尺寸。該研究揭示了核心結構單元在影響有源層形態和器件性能方面的重要性，並為設計新材料和優化器件提供了指導，這將有助於有機光伏技術的發展。最後，我們比較了具有 AD-A´-DA 結構的合成小分子受體——其中 A、A´ 和 D 分

別代表端基、核心和 π 價橋單元—它們與有機光伏聚合物 PM6 形成二共混物元件。 增加核苝四羧酸二亞胺 (PDI) 單元的數量並將它們與噻吩並噻吩 (TT) 或二噻吩吡咯 (DTP) π 橋單元共軛增強了分子內電荷轉移 (ICT) 並增加了有效共軛，從而改善了光吸收和分子包裝。 hPDI-DTP-IC2F的吸收係數具有最高值（8 X 104 cm-1），因為它具有最大程度的 ICT，遠大於 PDI-TT-IC2F、hPDI-TT-IC2F和 PDI-DTP-IC2F。 PM6:hPDI-DTP-IC2F 器件提供了 11.6% 的最高功率轉換效率 (PCE)；該值是 PM6:PDI-DTP-

IC2F (4.8%) 設備的兩倍多。從一個 PDI 核心到兩個 PDI 核心案例的器件 PCE 的大幅增加可歸因於兩個 PDI 核心案例具有 (i) 更強的 ICT，(ii) 正面分子堆積，提供更高的和更平衡的載波遷移率和 (iii) 比單 PDI 情況下的能量損失更小。因此，越來越多的 PDI 單元與適當的髮色團共軛以增強小分子受體中的 ICT 可以成為提高有機光伏效率的有效方法

新型單相多階直流-交流轉換器

為了解決太陽能轉換效率2021的問題，作者李侑陽 這樣論述：

摘 要 IABSTRACT II致謝 III目錄 IV圖目錄 VIII表目錄 XXIII第一章　諸論 11.1研究動機及目的 11.2研究方法 91.3 論文內容架構 12第二章　先前技術 132.1前言 132.2 二極體箝位式變頻器 142.2.1三階層二極體箝位式變頻器分析 142.2.2五階層二極體箝位式變頻器分析 172.3飛輪電容式變頻器 242.3.1三階層飛輪電容式變頻器分析 242.3.2五階層飛輪電容式變頻器分析 292.4 串接式變頻器 362.4.1三階層串接式變頻器分析 362.4.2五階層串接式變頻器分析 392.5 T

形主動式箝位變頻器 442.6 單相變頻器之控制方法 462.6.1傳統之正弦脈波寬度調變法 472.6.2相移正弦脈波寬度調變法 47第三章 所提之多階層變頻器之動作原理與分析 493.1 前言 493.2 電路一架構 493.2.1 電路說明 493.2.2 電路符號定義及假設 493.2.3 動作原理分析 503.2.4 電路一之開關切換行為及其對應之最大電壓應力 713.3 改良型電路一架構 723.3.1 電路說明 723.3.2 電路符號定義及假設 723.3.3 動作原理分析 733.3.4 改良型電路一之開關切換行為及其對應之最大電壓應力 843

.4 電路二架構 853.4.1 電路說明 853.4.2電路符號定義及假設 853.4.3動作原理分析 863.4.4 電路二之開關切換行為及其對應之最大電壓應力 983.5 改良型電路二架構 993.5.1 電路說明 993.5.2電路符號定義及假設 993.5.3動作原理分析 1003.5.4 改良型電路二之開關切換行為及其對應之最大電壓應力 111第四章 系統之硬體電路設計 1134.1 前言 1134.2系統架構 1134.3架構之系統規格 1184.4系統設計 1184.4.1傳遞電容之設計 1184.4.2濾波器之設計 1214.4.3功率開關及

二極體之選配 1254.5驅動電路設計 1274.5電壓取樣電路 1294.6 FPGA電路板介紹 1314.7元件總表 132第五章　軟體規劃及程式設計流程 1345.1　前言 1345.2　程式動作流程 134 5.2.1 正弦波輸出模組 135 5.2.2　PI運算模組 137 5.2.3　SPWM模組 147第六章 模擬與實作波形 1506.1前言 1506.2電路模擬結果 1506.2.1電路一之模擬波形圖 1546.2.3電路二之模擬波形圖 1696.2.4改良電路二之模擬波形圖 1766.3所提電路的實驗波形圖 1

836.3.1電路一之實驗波形圖 1836.3.2改良電路一之實驗波形圖 1996.3.3電路二之實驗波形圖 2046.3.4改良電路二之實驗波形圖 2206.4 實驗相關參數量測 2256.4損失分析 2286.4.1電路一之損失分析 2286.4.2改良電路一之損失分析 2336.4.3電路二之損失分析 2386.4.2改良電路二之損失分析 243第七章　文獻比較 2497.1 文獻比較 249第八章　結論與未來展望 2518.1結論 2518.2　未來展望 251參考文獻 252符號彙編 260