为了分析复合抛物面聚光器(Compound Parabolic Collector, CPC)的几何光学效率及影响因素, 为线性菲涅尔式聚光系统的优化设计和实际应用提供理论依据。根据用于线性菲涅尔式聚光系统的CPC特点, 在Matlab软件中建立模型并进行光线跟踪计算其几何光学效率。利用TracePro软件对几何光学效率模型进行验证。最后, 采用该模型分析吸热管外径公差、吸热管位置偏移和线型误差对CPC几何光学效率的影响。结果表明: 间隙为32.5 mm、接收半角为55°、截取比为0.3的CPC配合外径为70 mm的吸热管, 当吸热管外径公差小于-0.4 mm、水平方向存在偏移、垂直方向存在正偏移或线型轮廓增大等因素时, 其平均几何光学效率迅速减小。实际应用中应尽可能避免以上因素, 或者设计时减小CPC入射角的范围, 从而降低对CPC平均几何光学效率的影响。

利用几何光学原理推导了线性菲涅尔式聚光器在SolTrace软件中建模所需参数的计算公式，给出了建模方法。结果表明，对于反射镜列数为21列、宽度为0.38 m、长度为4 m，复合抛物面聚光器(CPC)最大接受半角为45°，接收器距反射镜所在平面5.3 m的线性菲涅式聚光器，随着太阳入射角的增大，集热管表面能流密度逐渐增大且分布更均匀；当太阳入射角大于40°后，能流密度和均匀度趋于稳定；CPC为渐开线+cusp reflector曲线比渐开线+抛物线的集热管表面能流密度更大且分布更均匀。该结果对线性菲涅尔式聚光器的推广应用具有指导意义。

钙钛矿薄膜形貌的控制是一个提高太阳能电池能量转换效率的关键问题, 而引入添加剂是解决这一问题的一种有效而简便的方法。利用聚丙烯腈(PNA)作为CH3NH3PbI3前驱体溶液溶剂添加剂, 通过其浓度可以调控钙钛矿薄膜结晶和表面的覆盖率。本文通过SEM、XRD以及UV-Vis研究了PNA掺杂CH3NH3PbI3钙钛矿薄膜后的表面形貌、结晶度和光学性能的变化。结果表明, 通过添加少量的PNA可以优化钙钛矿薄膜的性能, 其强烈影响薄膜的结晶过程, 有助于形成均匀连续的薄膜, 减少针孔, 从而增强了钙钛矿层的覆盖率和光吸收。当PNA 的含量为1%(质量分数)时, 钙钛矿太阳能电池的各项性能最佳, 能量转换效率达到了8.38%。与未加PNA 的电池效率(1.31%) 相比, 提高了540%。这些结果表明, PNA可以有效调控钙钛矿薄膜的晶体生长和薄膜形貌, 在钙钛矿太阳能电池的大规模生产过程中是一种可以改善钙钛矿薄膜质量的有效添加剂。

研究了聚乙烯吡络烷酮( PVP) 作为添加剂对CH3NH3PbI3钙钛矿基太阳能电池光电性能的影响。通过SEM、XRD和UV-Vis等手段, 研究了不同浓度PVP掺杂CH3NH3PbI3钙钛矿前驱体对薄膜的表面形貌、结晶度和光学性能的影响。结果表明, 少量的PVP添加可以调控钙钛矿薄膜的质量, 添加了PVP的钙钛矿薄膜的吸收性能明显得到提高, 且吸收峰红移了20 nm; 同时, 不仅增加了CH3NH3PbI3的结晶度, 而且还明显提高了钙钛矿薄膜的覆盖率, 减少了钙钛矿薄膜中的针孔结构。在CH3NH3PbI3前驱体溶液中添加质量分数为1%的PVP, 得到的钙钛矿太阳能电池的能量转换效率达到8.38%。与未加PVP 的标准电池器件效率(1.30%)相比, 效率提高了544%。这些结果表明, 通过添加剂来调控一步法CH3NH3PbI3的晶体生长和薄膜形貌来获取高性能的钙钛矿太阳能电池是很有前途的。