• Energy Research

Thin-film organic solar cell (OSC) performances have been investigated in detail by improved analytical computation in this work. The generation of excitons inside OSC has been estimated by using the optical transfer matrix method (OTMM) to include the optical phenomena of the incident light. The dissociation of these excitons into free charge carriers has been investigated to find the most appropriate one. OSC performances have been evaluated by an improved analytical solution of electrical transport equations including (i) exciton generation obtained from OTMM, (ii) dissociation probability incorporating Gaussian distribution to account for the natural fact of the difference in photon-energy producing excitons, (iii) recombination of charge carriers, all together. OSC properties such as JSC, VOC, FF, PCE, Pmax, absorbance, and quantum efficiency have been investigated with the variation of different parameters; this might be useful to improve OSC. Again, the presented detailed derivations of analytical expressions would be helpful for clear understanding.

Due to tremendous design flexibility and ease of light control capability, the photonic crystal fiber offers efficient, flexible, and miniaturized plasmonic biosensors with attractive features. In this work, a high index ( G e O 2 doped silica) core flat fiber is proposed and analyzed for RI sensing ranging from 1.53 to 1.60. A rectangular analyte channel is created on top of a flat fiber to better handle the liquid analyte. To introduce the plasmonic effect, T i O 2 and gold are deposited to the analyte channel. The sensing performance is carried out for two operating wavelengths, as two peaks are obtained for each analyte. The second operating wavelength shows better sensing performance than the first one. However, the proposed sensor offers average wavelength sensitivity of 5000 nm/RIU with a sensor resolution of 2 × 10 − 05 RIU. In addition, the proposed sensor shows identical linearity, which is quite rare in prior sensors. Moreover, the proposed flat sensor provides outstanding detection accuracy of 0.01 n m − 1 , detection limit of 79.28 nm, signal to noise ratio of − 4.1497 d B , and figure of merit of 50 R I U − 1 . Owing to outstanding sensing performance and a unique detection range, this sensor can be effectively used in biological and organic analyte sensing applications.

Este documento propone un controlador no lineal robusto para una celda de combustible de membrana de intercambio de protones junto con un convertidor elevador de CC-CC. La característica clave es mantener el voltaje de salida de referencia deseado a pesar de las perturbaciones significativas al tiempo que se mejora la estabilidad transitoria. Para ello, se propone un controlador de modo deslizante de terminal integral robusto no lineal (ITSMC), junto con la derivación de la ley de control, la explicación del análisis de accesibilidad y la condición de estabilidad. Se utiliza una superficie deslizante integral adaptada para capturar la dinámica causada por las variaciones en el voltaje de entrada y las cargas. Además, se propone una ley de alcance modificada para garantizar la convergencia de tiempo finito al tiempo que se reduce el parloteo. Posteriormente, se emplea la teoría de control de Lyapunov para evaluar la estabilidad de la señal grande del convertidor elevador de CC-CC al tiempo que se garantiza la resiliencia del controlador propuesto. Finalmente, la aplicabilidad del controlador propuesto se evalúa a través de análisis exhaustivos tanto en la plataforma de simulación como en la plataforma de procesador en bucle (Pil) en tiempo real bajo diversas condiciones de funcionamiento, como la variación en la resistencia de carga, el voltaje de salida de referencia, etc. Todos los resultados, en comparación con un controlador de modo deslizante de terminal integral existente, indican una capacidad de seguimiento de referencia rápida con rebasamientos reducidos y robustez contra perturbaciones. Cet article propose un contrôleur non linéaire robuste pour une pile à combustible à membrane échangeuse de protons couplée à un convertisseur d'amplification CC-CC. La caractéristique clé est de maintenir la tension de sortie de référence souhaitée malgré des perturbations importantes tout en améliorant la stabilité transitoire. Pour ce faire, un contrôleur de mode coulissant de terminal intégral robuste non linéaire (ITSMC) est proposé, ainsi que la dérivation de la loi de commande, l'explication de l'analyse d'accessibilité et la condition de stabilité. Une surface de glissement intégrale adaptée est utilisée pour capturer la dynamique causée par les variations de la tension d'entrée et des charges. En outre, une loi d'atteinte modifiée est proposée pour garantir la convergence temporelle finie tout en réduisant les bavardages. Par la suite, la théorie de contrôle de Lyapunov est utilisée pour évaluer la stabilité du grand signal du convertisseur DC-DC Boost tout en garantissant la résilience du contrôleur proposé. Enfin, l'applicabilité du contrôleur proposé est évaluée par des analyses complètes à la fois sur la plate-forme de simulation et la plate-forme de processeur en boucle (PIL) en temps réel dans diverses conditions de fonctionnement, telles que la variation de la résistance de charge, la tension de sortie de référence, etc. Tous les résultats, comparés à un contrôleur de mode coulissant de terminal intégré existant, indiquent une capacité de suivi de référence rapide avec des dépassements réduits et une robustesse contre les perturbations. This paper proposes a robust nonlinear controller for a proton exchange membrane fuel cell coupled with a DC-DC boost converter. The key feature is to maintain the desired reference output voltage despite significant disturbances while improving transient stability. In order to do this, a nonlinear robust integral terminal sliding mode controller (ITSMC) is proposed, along with the derivation of the control law, explanation of the reachability analysis, and stability condition. An adapted integral sliding surface is used to capture the dynamics caused by variations in the input voltage and loads. In addition, a modified reaching law is proposed to guarantee the finite time convergence while reducing the chattering. Afterward, the Lyapunov control theory is employed to evaluate the DC-DC boost converter's large-signal stability while guaranteeing the resilience of the proposed controller. Finally, the applicability of the proposed controller is evaluated through comprehensive analyses on both the simulation platform and the real-time processor-in-loop (PIL) platform under various operating conditions, such as the variation in load resistance, reference output voltage, etc. All of the results, when compared to an existing integral terminal sliding mode controller, indicate quick reference tracking capability with reduced overshoots and robustness against disturbances. تقترح هذه الورقة وحدة تحكم قوية غير خطية لخلية وقود غشاء تبادل البروتون مقترنة بمحول تعزيز DC - DC. الميزة الرئيسية هي الحفاظ على جهد الخرج المرجعي المطلوب على الرغم من الاضطرابات الكبيرة مع تحسين الاستقرار العابر. من أجل القيام بذلك، يتم اقتراح وحدة تحكم في وضع الانزلاق الطرفية المتكاملة غير الخطية (ITSMC)، جنبًا إلى جنب مع اشتقاق قانون التحكم، وشرح تحليل إمكانية الوصول، وحالة الاستقرار. يتم استخدام سطح انزلاقي متكامل مكيف لالتقاط الديناميكيات الناتجة عن الاختلافات في جهد الإدخال والأحمال. بالإضافة إلى ذلك، يُقترح قانون وصول معدل لضمان التقارب الزمني المحدود مع تقليل الثرثرة. بعد ذلك، يتم استخدام نظرية التحكم Lyapunov لتقييم استقرار الإشارة الكبيرة لمحول تعزيز DC - DC مع ضمان مرونة وحدة التحكم المقترحة. أخيرًا، يتم تقييم قابلية تطبيق وحدة التحكم المقترحة من خلال تحليلات شاملة على كل من منصة المحاكاة ومنصة المعالج في الحلقة (PIL) في الوقت الفعلي في ظل ظروف تشغيل مختلفة، مثل التباين في مقاومة الحمل، وجهد الإخراج المرجعي، وما إلى ذلك. تشير جميع النتائج، عند مقارنتها بوحدة تحكم الوضع الانزلاقي الطرفي المتكاملة الحالية، إلى قدرة تتبع مرجعية سريعة مع تقليل التجاوزات والقوة ضد الاضطرابات.