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The use of Photovoltaic (PV) systems to meet energy demand in rural or remote regions of the world is growing at a very fast pace. Rural electrification projects in developing countries have relied primarily on subsidies from both the government and the national utility. Since using the national grid to meet energy demand in these areas has been found to be quite expensive over time, governments in developing countries have turned to photovoltaic technology as a means of providing electricity needs to their rural population. To facilitate the use of PV systems in developing countries, the author has developed an interactive menu-driven design tool called PVONE that may serve as a guide to engineers and government officials to decide whether a stand-alone photovoltaic system is feasible at a location. PVONE consists of three parts - insolation, system design and economic analysis. In order to predict insolation, PVONE first utilizes the clear sky insolation model that is based on latitude, longitude and altitude of a location. Then it incorporates the standard classification criteria to classify the days of a month according to day types. Based on how the days are classified, a new set of insolation is predicted. For system design, the PVONE program is used to determine the array characteristics based on the chosen photovoltaic module, the system design load and the daily insolation at the location. To determine whether the proposed system is feasible at the location, the PVONE program performs an energy output analysis and economic analysis. The system designed is considered feasible at the location only if it satisfies the load demand and has a positive net present value. / Master of Science

Simple modules are the elemental components in representation theory for Lie algebras, and numerous mathematicians have worked on their construction and classification over the last century. This thesis consists of an introduction together with four research articles on the subject of simple Lie algebra modules. In the introduction we give a light treatment of the basic structure theory for simple finite dimensional complex Lie algebras and their representations. In particular we give a brief overview of the most well-known classes of Lie algebra modules: highest weight modules, cuspidal modules, Gelfand-Zetlin modules, Whittaker modules, and parabolically induced modules. The four papers contribute to the subject by construction and classification of new classes of Lie algebra modules. The first two papers focus on U(h)-free modules of rank 1 i.e. modules which are free of rank 1 when restricted to the enveloping algebra of the Cartan subalgebra. In Paper I we classify all such modules for the special linear Lie algebras sln+1(C), and we determine which of these modules are simple. For sl2 we also obtain some additional results on tensor product decomposition. Paper II uses the theory of coherent families to obtain a similar classification for U(h)-free modules over the symplectic Lie algebras sp2n(C). We also give a proof that U(h)-free modules do not exist for any other simple finite-dimensional algebras which completes the classification. In Paper III we construct a new large family of simple generalized Whittaker modules over the general linear Lie algebra gl2n(C). This family of modules is parametrized by non-singular nxn-matrices which makes it the second largest known family of gl2n-modules after the Gelfand-Zetlin modules. In Paper IV we obtain a new class of sln+2(C)-modules by applying the techniques of parabolic induction to the U(h)-free sln+1-modules we constructed in Paper I. We determine necessary and sufficient conditions for these parabolically induced modules to be simple.

Two modules have been developed which qualify mesoscale atmospheric models for simulating the chemical transport at resolutions much higher than the model grid. Compared with total fine-grid application this method proves to be nearly so efficient but more economic. The modules solve the chemical transport equations (a) and submit the horizontal subgrid (b) for the meteorological and chemical calculations: (a) The chemical transport module considers the triad NO-N02-03 together with a simplified hydrocarbon chemistry. Involved are chemical reactions, anthropogenic and biogenic emission, dry deposition, passive transport, and turbulent diffusion. For these calculations a special vertical subgrid was introduced within the lowest atmospheric model layer. lt eliminates the frequently used approach of constant vertical particle fluxes near the surface. (b) The horizontal-subgrid module splits the horizontal model grid equidistantly into subgrid cells. The vertical surface fluxes of momentum, sensible and latent heat, radiation, soil heat and wetness, and chemical components are explicitly treated on this subgrid. The subgrid-averaged surface fluxes are employed for the (coarser) normal-grid calculations of the atmospheric meteorological variables. In contrast to the meteorological quantities, the chemical components and processes are perf ormed at all model layers on the horizontal subgrid. Several results are compared to conventional simulations of variable model resolution. / Zwei Programm-Module für mesoskalige Atmosphärenmodelle sind entwickelt worden, die Chemie-Transport-Vorgänge in höherer als der normalen Modellgitter-Auflösung simulieren. Im Vergleich zu hochaufgelösten Standardmodell-Anwendungen erweist sich diese Methode als effizienter. Die Module lösen die Chemie-Transport-Gleichungen (a) und schaffen das horizontale Untergitter für die meteorologischen und chemischen Berechnungen (b): (a) Im Chemie-Transport-Modul wird die Triade NO-N02-03 gemeinsam mit einer vereinfachten Kohlenwasserstoff-Chemie betrachtet. Berücksichtigt werden chemische Reaktionen, anthropogene und biogene Emissionen, trockene Deposition, passiver Transport und turbulente Diffusion. Für diese Berechnungen wurde innerhalb der untersten Modellschicht ein spezielles vertikales Untergitter eingeführt, um die in Oberflächennähe häufig angewendete Näherung konstanter Stoffflüsse zu eliminieren. (b) Das Untergitter-Modul unterteilt das horizontale Modellgitter in Unterzellen, auf welche die Berechnung der Boden- und Oberflächenflüsse bezogen wird. Die vertikalen Oberflächenflüsse von Impuls, sensibler und latenter Wärme, Strahlung, Bodenwärme und -feuchte sowie der chemischen Komponenten werden explizit im Untergitter bestimmt. Die über die Unterzellen gemittelten Flüsse werden für die im (gröberen) Modellgitter ablaufenden Berechnungen der meteorologischen Größen genutzt. Im Gegensatz dazu werden die chemischen Komponenten und Prozesse in allen Modellschichten vollständig auf dem Untergitter behandelt. Einige Ergebnisse dieser Methode werden im Vergleich mit Standard-Simulationen unterschiedlichen Auflösungsgrades gezeigt.

Le travail de thèse effectué a pour objectif le développement d’un concept innovant de module photovoltaïque à faible concentration ultra-intégré, nommé HIRL pour Highly Integrated ReceiverLess module.Un premier Chapitre est consacré à la présentation du photovoltaïque à concentration (CPV) afin de positionner ce développement d’un concept original innovant. Le module développé est basé sur des concentrateurs réflectifs cylindro-paraboliques et il intègre des cellules multi-jonctions haut rendement. L’ambition est de travailler sur la simplification de la mise en module des cellules, en proposant d’une part, une architecture ultra-intégrée. L’optique de concentration en aluminium est multifonction puisqu’elle combine les fonctions de concentrateur, de support des cellules et de dissipateur thermique. D’autre part nous souhaitons appliquer pour ce concept des procédés de fabrication simples et éprouvés issus de l’industrie du photovoltaïque, tels que l’encapsulation par lamination. Enfin le module doit offrir une acceptance angulaire suffisante (> ±1°) pour utiliser un tracker un axe bas coût.Dans un second Chapitre, après avoir défini l’architecture de module envisagée, la modélisation thermique du système est présentée. Une étude a permis de définir les dimensions optimisées du concentrateur vis-à-vis de son rôle de dissipateur thermique. Ensuite, nous avons pu explorer les procédés de mise en forme des optiques mais également les méthodes d’interconnexion des cellules. Nous avons également mis en œuvre le procédé de lamination pour l’encapsulation des cellules multi-jonctions et démontrer la faisabilité de ce procédé pour le concept HIRL. Les procédés de fabrication identifiés ont été mis en œuvre pour la fabrication d’un prototype atteignant une efficacité électrique de 28%. La mesure de l’acceptance angulaire, de ±0.55°, a cependant montré les limites de ce premier design.Le troisième Chapitre est donc consacré à l’optimisation de l’architecture et des procédés au regard des résultats du Chapitre 2. Nous avons pu montrer comment modifier le design pour augmenter l’acceptance angulaire du module en conservant une bonne dissipation thermique. Enfin, de nouveaux procédés ont été mis en œuvre pour la réalisation d’un nouveau prototype fabriqué selon ce nouveau design et intégrant des cellules multi-jonctions optimisées pour la faible concentration. Ce nouveau prototype V3 présente un rendement de 30,5% et un angle d’acceptance de +/-1.4°.Dans le quatrième Chapitre, nous nous sommes attachés à caractériser les performances optiques des concentrateurs réalisés. Un banc de caractérisation optique a spécialement été développé pour ce type de module. Il a permis la comparaison des rendements optiques des différents concentrateurs, associés à leur procédé de mise en forme, ainsi que la comparaison de leur acceptance angulaire. Enfin, nous avons pu constater les effets de l’échauffement du concentrateur - du fait de son rôle de dissipateur thermique – sur les performances optiques.Enfin, dans un dernier Chapitre, une analyse de la chaine de pertes de la cellule au module est présentée. La caractérisation optiques du revêtement réflectif mais également des matériaux d’encapsulation des cellules ont été réalisés. En combinant ces résultats avec la mesure de réponse spectrale des cellules, nous avons pu calculer les performances optiques théoriques maximales atteignables par le module avec ces matériaux. Les moyens de caractérisations en simulateur solaire ont été adaptés afin de permettre la mesure de rendement de la cellule au module. Ces caractérisations ont permis de dresser un bilan de la distribution des pertes de puissance de la cellule au module. Ainsi, nous avons pu identifier les voies d’optimisation de ce module HIRL qui pourrait atteindre une efficacité électrique de 33%. / The aim of the work presented in this thesis is to develop an innovative low-concentration photovoltaic (PV) module with a high level of integration, a “Highly Integrated ReceiverLess” module named “HIRL”.The concentrated photovoltaic (CPV) technology is presented in the first Chapter with the aim to position the development of this novel concept. The developed module is based on a parabolic-trough concentrator and on the integration of high-efficiency multi-junction solar cells. The idea is to simplify the cell integration in the module via an optimized architecture. The innovation is the multi-functionality of the concentrator mirror acting as primary optical element (POE), which, in addition to having an optical function, becomes both the mechanical support of the cell arrays and the heat sink responsible of the cell cooling. Moreover, this concept relies on well-known, high-throughput, reliable and cost-effective flat-plate PV manufacturing techniques, such as lamination, for the cell array assembly into the rear of the POE. Finally the module is developed to reach an angular acceptance compatible with low cost one axis trackers (> ±1°).The thermal modeling of the module is presented in the second Chapter. This model is used to define the mirror dimensions that guarantee an optimized thermal cooling within the mirror element. Then, we have studied and tested different fabrication processes for the optics forming and cells interconnection. Moreover the feasibility of the lamination process for multi-junction cells encapsulation has been demonstrated for the HIRL concept. The application of the identified processes for prototype fabrication has allowed to fabricate a module reaching an electrical efficiency of 28%. However, the measured acceptance angle is of ±0.55°. It has shown that this design cannot reach the expected acceptance angle value.Based on Chapter 2 results, the architecture and fabrication processes are optimized in the third Chapter. The design has been modified with the aim to increase the angular acceptance while maintaining a sufficient thermal cooling. Moreover, new fabrication processes have been applied on a new prototype which integrates multi-junction cells optimized for low concentration. This new prototype reached 30.5% electrical efficiency and a ±1.4° acceptance angle compatible with low cost one axis tracker.In the Chapter 4, an optical characterization bench has been developed to compare the optical performances of the different optical concentrators fabricated. It allowed to compare the optical efficiency and the angular acceptance of these optical elements, related to different mirror forming techniques. Moreover, the capability of controlling the mirror temperature is also implemented to study thermal effects on the optical performances. It is shown that the mirror heating decreases significantly the acceptance angle of the module.Finally, in the fifth Chapter, an advanced characterization of the power loss mechanisms is presented, from the cell to the module. We calculated the maximum theoretical reachable cell to module ratio for the considered cell and materials based on experimental spectral response and mirror reflectivity measurements. Furthermore a solar simulator has been adapted for cell and module IV measurements to quantify total cell-to-module losses. These characterizations allowed to define the different power loss sources from the cell to the module. The optimization of mirror reflectivity and concentrator forming could increase the electrical efficiency to 33%.

We study the Cohen-Macaulay property of Rees algebras of modules of Kähler differentials. When the module of differentials has projective dimension one, it is known that condition $F_1$ is sufficient for the Rees algebra to be Cohen-Macaulay. The converse was proved if the module of differentials is already $F_0$. We weaken the condition $F_0$ globally by assuming some homogeneity condition.<br> <br> We are also interested in the defining ideal of the Rees algebra of a Jacobian module. If the Jacobian module is an ideal, we prove a formula for computing the defining ideal. Using the formula, we give an explicit description of the defining ideal in the monomial case. From there, we characterize the Cohen-Macaulay property of the Rees algebra.<br> <br> In the last chapter, we study Gorenstein linkage mostly in the graded case. In particular, we give an explicit example of a class of monomial ideals that are in the homogeneous Gorenstein linkage class of a complete intersection. To do so, we prove a Gorenstein double linkage construction that is analogous to Gorenstein biliaison.

Grâce aux propriétés physiques du matériau et à l'avancement de l'ingénierie et de la fabrication, les dispositifs semi-conducteurs à base de nitrure de gallium (GaN) sont des candidats prometteurs pour la conception des modules de puissance à haute fréquence, à haut rendement et donc à haute densité de puissance. Cependant, la commutation rapide des appareils GaN entraîne une vitesse de rotation élevée dans la tension de commutation (dV / dt) et le courant (dI / dt), combiné avec des éléments parasites inductifs (L) et capacitifs (C) dans le module de puissance, donne lieu à des tensions électromagnétiques le bruit d'interférence (EMI) dans une large gamme de fréquences. Cette thèse est axée sur l'influence sur les performances EMI de la conception des modules de puissance basés sur GaN et les approches d'optimisation. Afin d'étudier les problèmes susmentionnés, un module de puissance complet comprenant les appareils de puissance GaN et l'emballage du module doit être caractérisé et modélisé afin que les performances EMI puissent être reconstruites par simulation avec ces modèles. Les méthodes de modélisation d'un transistor de mobilité à haute électron (HEMT) et d'un module de puissance conçu par un laboratoire sont décrites respectivement aux chapitres I et II, La modélisation de l'appareil implique la partie statique et la partie dynamique, où le premier est modélisé pour représenter les caractéristiques IV avant et les conducteurs inverses en diodes inverses et ce dernier est modélisé pour représenter les capacités intrinsèques non linéairement dépendantes de la tension entre chaque paire de bornes . La méthode de modélisation est basée sur les caractéristiques extraites de la fiche technique et peut être mise à l'échelle de tous les e-mode GaN HEMT. La modélisation de l'emballage implique principalement l'extraction des capacités parasites entre le module et le radiateur et les inductances parasites entre le condensateur de liaison CC et les dispositifs d'alimentation. Les extractions sont traitées à la fois par calcul numérique avec logiciel ANSYS Q3D et mesure d'impédance avec un analyseur de réseau vectoriel E5061B. Les résultats de ces deux approches correspondent bien de l'un à l'autre. Une fois que le modèle complet du module de puissance basé sur GaN est construit, il est validé avec un test de commutation expérimental où les signaux de commutation simulés et les bruits EMI sont comparés aux mesurés respectivement aux chapitres III et IV. Le banc d'essai en dehors du module de puissance GaN est modélisé pour compléter le modèle de simulation complet. Les précautions de mesure sont également présentées. Les formes d'onde de commutation sont obtenues en double impulsion et en tests de commutation permanente et sont comparées aux simulations où elles sont correctement adaptées. La minimisation du dépassement de la tension de commutation en utilisant entre DC + et DC - les condensateurs dans le module CX est analysée et enfin la valeur du condensateur CX est recommandée dans différentes situations. Les bruits EMI sont mesurés en termes de courants de mode commun (CM) et de mode différentiel (DM) dans le réseau linéaire à impédance stabilisée (LISN) et sont comparés avec ceux simulés où ils sont correctement adaptés de 100 kHz à 30MHz. On analyse les chemins de propagation du bruit CM du module d'alimentation et de la charge de l'inducteur de résistance. Les effets des condensateurs dans le module CX et du CM filter ones CY sont étudiés. Enfin, la répartition des condensateurs de filtre dans différents endroits est étudiée par simulation. / Thanks to the material’s physical properties and the advancement in the engineering and manufacturing, power semiconductor devices based on Gallium Nitride (GaN) are promising candidates for high frequency, high efficiency and thus high power density power module design. However, GaN devices’ fast switching results in high slew rate in switching voltage (dV/dt) and current (dI/dt), combined with parasitic inductive (L) and capacitive (C) elements within the power module, gives rise to electromagnetic interference (EMI) noise in a wide frequency range. This dissertation is focused on the influence on EMI performance of the GaN based power module design and the optimization approaches.In order to study the aforementioned issues, an entire power module including the GaN power devices and the module’s packaging are to be characterized and modeled so that the EMI performances can be reconstructed by simulation with these models. The modeling methods of a commercial enhancement-mode (e-mode) GaN High-Electron-Mobility-Transistor (HEMT) and a lab-designed power module are discussed respectively in chapter I and II,• The device modeling involves the static part and the dynamic part, where the former is modeled to represent the forward I-V characteristics and the reverse diode-like conducting ones and the latter is modeled to represent the nonlinearly voltage dependent intrinsic capacitances between each pair of terminals. The modeling method is based on the characteristics extracted from datasheet and can be scaled to all e-mode GaN HEMT.• The packaging modeling involves mainly the extraction of the stray capacitances between the module and the heatsink and the parasitic inductances between the DC link capacitor and the power devices. The extractions are processed by both numerical calculation with software ANSYS Q3D and impedance measurement with a vector network analyzer E5061B. The results from these two approaches match well from one to the other.Once the full model of the GaN based power module is built, it is validated with experimental switching test where the simulated switching waveforms and the EMI noises are compared with the measured ones respectively in chapter III and IV. The test bench apart from the GaN power module is modeled to complete the full simulation model. The measurement precautions are presented as well.• The switching waveforms are obtained in double pulse and permanent switching tests and are compared to the simulated ones where they are correctly matched. The minimization of the switching voltage’s overshoot by using between DC+ and DC- the in-module capacitors CX is analyzed and finally the capacitor CX’s value is recommended in different situations.• The EMI noises are measured in terms of common mode (CM) and differential mode (DM) currents in the Line-Impedance-Stabilized-Network (LISN) and are compared with the simulated ones where they are correctly matched from 100 kHz up to 30MHz. The CM noise propagation paths from the power module and from the resistor-inductor load are analyzed. The effects of the in-module capacitors CX and the CM filter ones CY are studied. Finally the distribution of filter capacitors in different locations is studied by simulation.

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A High electromagnetic shielding, light weight, low cost plastic package is developed by using a woven continuous carbon fiber (WCCF) epoxy composite. Three different weaving types of WCCF, plain¡Bbalanced twill and uni-direction structure, are fabricated for understanding the shielding property of the WCCF composites. By weaving the WCCF in a balanced twill structure with excellent conductive network, it shows that the SE can reach to about 80dB under plane-wave source measurement and about 50dB in the near-field source measurement. By comparison of cost, weight, and shielding performance for optical transceiver modules fabricated by the housings of woven continuous carbon fiber, nanoscale hollow carbon nanocapulses (HCNCs) epoxy composites and nylon and liquid crystal polymer (LCP) with carbon fiber filler composite, the WCCF composites shows lower cost, light weight, and higher electromagnetic shielding than the other types of composites.

In this thesis, we utilized CCFL as the sidelight of backlight module. At the same time, we designed many um-size and 45 degree stepped microstructures on the bottom of LGP to reach the goal of uniform plane light due to its diffraction effect. Then mostly incident light can be induced to the ejected surface by once of total reflection. This way can avoid light energy being wasted, which always happens in traditional LGP design because of several times of diffraction and reflection occurred in front of light being ejected out of LGP. Moreover, stepped microstructures LGP combines the functions of reflector, diffuser, and prism film, so it can lower material cost. Relating to geometrical optics, we simulated our design with TracePro software to verify the effect we expect; relating to wave motion theory, we verified it by Definite Difference Method and programming with Matlab language. At last, we made samples to verify the above simulations and theories.