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項目成果/簡介:作為一種新的太陽能電池電池技術，有機太陽能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優點；在應用方面，可與當前基于硅等的無機太陽能電池形成優勢互補。特別指出的是，與鈣鈦礦太陽能電池相比，有機太陽能電池還具有環境友好的優點，在使用過程中以及使用后處理方面不會產生重金屬污染，其所使用的少量有機材料都是可降解的有機染料類化合物。效率、成本和穩定性是所以太陽能電池能否應用的關鍵要素。有機太陽能的效率目前和其它最好的太陽能電池之間的差距正在迅速縮小，目前我們實驗室已經獲得超過 1515%的效率，是有機太陽能電池領域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大優勢，有機材料分子結構多樣性，成本低廉；壽命方面，因成本低廉，產業界對有機太陽能電池壽命的要求不如無機太陽能電池，10 年左右的壽命可以完全滿足商業化應用，已有研究表明，OPV 壽命達到 5-7 年沒有問題，隨著研究深入，提高的 10 年以上會很快實現。 本項目圍繞有機太陽能電池的關鍵材料開展系統研究，1）提出了新的材料設計理念，發展了系列具有獨立自主知識產權的活性層材料；2）發展了成熟的高效率有機太陽能電池制備工藝技術，制備了系列高效率有機太陽能電池光伏器件，不斷刷新領域內最高太陽能電池光電轉化效率；3）制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極，應用于有機太陽能電池，獲得了與目前常規透明電極，如 ITO，完全相當性能。應用范圍:目前有機太陽能電池正處在從實驗室走向實際應用的黎明階段，因其優點和特點，在可穿戴設備、建筑一體化等領域將會產生巨大的需求市場。當前國內外多家實驗室已開展完全面向實際應用的研究開發，隨著研究的不斷深入，有機太陽能電池的商品化生產應用將會很快實現。效益分析:1. 具有完全自主知識產權的高效有機太陽能電池活性層材料，且合成簡單，成本低； 2. 具有成熟的高效有機太陽能電池制備工藝； 3. 具有自主知識產權的低成本、高性能柔性透明電極，不僅完全適用有機太陽能電池，亦可廣泛應用了其它相關領域。

本實用新型的曲面光學結構的多電荷耦合器件組自適應成像儀，屬于圖像信息獲取和處理領域。其結 構為：3個CCD構成仿復眼的曲面結構，再分別連接到3個可編程視頻信號處理芯片的模擬信號輸入端；可編 程視頻信號處理芯片的狀態信息輸出到復雜可編程邏輯電路(CLPC)中作為控制信號，而數據信號則經過上 述3個電可擦存儲芯片分別輸入到3個第一類DSP數字信號處理芯中，3個第一類DSP數字信號處理芯片的控制 信號輸入到1個第二類DSP數字信號處理芯片做為片選信號和使能信號。該成像儀具有隨光照條件改變自動 調節融合模式的成像功能，它不僅可以在正常光照條件下獲取高對比度的圖像，還可以在較弱光照條件下 獲取高亮度敏感性的圖像。

研究團隊發展了獨特的液態金屬旋涂工藝，制成了金屬鈉薄膜，首次揭示了金屬鈉膜的優異光波段等離激元特性。

作為一種新的太陽能電池電池技術，有機太陽能電池具有低成本、柔性、半透明、可大面積溶液印刷等優點；在應用方面，可與當前基于硅等的無機太陽能電池形成優勢互補。特別指出的是，與鈣鈦礦太陽能電池相比，有機太陽能電池還具有環境友好的優點，在使用過程中以及使用后處理方面不會產生重金屬污染，其所使用的少量有機材料都是可降解的有機染料類化合物。效率、成本和穩定性是所以太陽能電池能否應用的關鍵要素。有機太陽能的效率目前和其它最好的太陽能電池之間的差距正在迅速縮小，目前我們實驗室已經獲得超過 1515%的效率，是有機太陽能電池領域世界最高效率；成本方面，OPV具有巨大優勢，有機材料分子結構多樣性，成本低廉；壽命方面，因成本低廉，產業界對有機太陽能電池壽命的要求不如無機太陽能電池，10 年左右的壽命可以完全滿足商業化應用，已有研究表明，OPV 壽命達到 5-7 年沒有問題，隨著研究深入，提高的 10 年以上會很快實現。 本項目圍繞有機太陽能電池的關鍵材料開展系統研究，1）提出了新的材料設計理念，發展了系列具有獨立自主知識產權的活性層材料；2）發展了成熟的高效率有機太陽能電池制備工藝技術，制備了系列高效率有機太陽能電池光伏器件，不斷刷新領域內最高太陽能電池光電轉化效率；3）制備了低成本、可溶液印刷柔性的透明電極，應用于有機太陽能電池，獲得了與目前常規透明電極，如 ITO，完全相當性能。

本發明公開了一種氧化鋅納米纖維同質P-N結器件及其制備方法，屬于納米材料和半導體器件領域。采用靜電紡絲技術進行二次紡絲，形成交叉結構納米纖維P-N結氧化鋅半導體，制備方法簡單，成本較低，適宜批量生產，由此方法制得的含有交叉結構納米纖維P-N結的氧化鋅納米纖維同質P-N結器件具有結構穩定、性能穩定可靠、實用性強的優點。

1. 痛點問題 目前硅基太陽能電池占據著太陽能電池的主導地位，其中單晶硅電池轉換效率已可以達到25%左右，但它們需要比較多的單晶硅材料，生產成本高。而對于多晶硅，由于缺陷較多，轉換效率比較低。III-V族材料轉換效率高，但是材料和生產成本居高不下，難以推廣使用。雖然可以利用納米柱陣列來提高光吸收能力及減少材料成本，但是由于納米柱結構具有很大的表面積，載流子較大的表面復合嚴重影響著器件的性能，而且需要昂貴的設備生長徑向異質結和控制摻雜濃度。 2. 解決方案 本項目提出一種磷化銦納米柱徑向同質結陣列結構的簡單制備方法，目前已完成高效太陽能電池驗證和原型器件的制備，另還有可見光探測器等在研。 本方法是在磷化銦納米柱制備過程中，利用刻蝕氣體中加入氫氣，可以同時實現了磷化銦納米柱陣列和徑向同質結的制備，通過控制刻蝕時間及氫氣含量，精確控制磷化銦表面摻雜濃度及深度，相比于其他生長徑向同質結的方法，本方法設備簡單，制備效率高。在降低成本方面，納米柱結構相比于平面結構具有更好的陷光效應，只需使用少量的材料便可以實現高效光吸收。 合作需求 本項目下一步發展需求主要集中在與太陽能電池相關企業的技術和產品合作，優化和固定產品制作工藝流程，降低生產成本。其次是資本投資、政府政策等方面的扶持。需要的外部資源主要是產業的工程化和市場資源。

本項目提出并發展了通用的硅基二維半導體材料范德華外延技術, 實現了多種層狀和非層狀半導體材料的二維薄膜可控生長，解決了傳統外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術難題，開辟了非層狀材料在二維電子器件領域的研究新方向。 一、項目分類 重大科學前沿創新 二、成果簡介 基于新材料、新架構的硅基高密度集成信息功能器件的自主發展是國家重大戰略需求。本項目圍繞新型低維半導體材料的大規模可控制備、物性調控及其電子、光電器件展開系統研究，主要技術創新點有： 一、二維半導體材料及其異質結構的大規模可控制備。本項目提出并發展了通用的硅基二維半導體材料范德華外延技術, 實現了多種層狀和非層狀半導體材料的二維薄膜可控生長，解決了傳統外延方法中存在的晶格失配、熱失配等多物理失配技術難題，開辟了非層狀材料在二維電子器件領域的研究新方向。在晶圓級二維半導體材料的基礎上構建出大規模的二維異質結構，得到了具有高可靠性和穩定性的集成器件。相關成果發表在Science Advances、Advanced Materials等國際知名刊物上，共計40余篇，授權專利16項；與中國電子科技集團公司第十三研究所等合作，成功實現了非層狀GaN在大失配硅基襯底上的高質量外延，為第三代半導體的硅基集成提供了新的技術路線。 二、基于低維半導體材料的高靈敏光電器件。本項目通過發展高質量硫族半導體的外延生長新工藝，系統研究了MoTe2、PbS、CdTe等30余種二維半導體材料的光電性質，極大地拓展了傳統的半導體光電材料體系；首次提出一種橋接的異質結構筑方式，大大降低了范德華間隙引入的光生載流子注入勢壘，獲得了高性能二維異質結光電器件；發展了納米線場效應晶體管器件表面修飾方法，調節晶體管特性為強增強型，利用這種設計，實現了“鎖鑰”式高選擇性、高靈敏度氣體檢測器件。本項目實現了從深紫外區到中遠紅外區的寬波段高靈敏度檢測，相關成果發表在Science Advances、ACS Nano等國際知名刊物上，共計30余篇，授權專利6項。 三、后摩爾時代新型低維電子信息器件。本項目基于低維半導體材料及其異質結構的物性調控，首次提出了二維半導體材料中的“增強陷阱效應”物理模型，實現了高性能的亞帶隙紅外探測器和非易失性光電存儲器；利用雙極性溝道中橫向載流子分布的特定電場依賴性，在二維黑磷晶體管中實現了室溫負微分電阻特性；通過構筑亞5 nm溝道二維鐵電負電容晶體管，使得亞閾值擺幅突破玻爾茲曼物理極限，有效降低了器件能耗；創新性的提出多層二維范德華非對稱異質結構，實現了器件高性能與多功能的集成，器件性能為當時最高指標；發展了新型存算一體架構電子器件技術，首次演示了兼具信息存儲和處理能力的二維單極性憶阻器，有望突破當前算力瓶頸，提供集成電路發展的新途徑。相關成果發表在Nature Electronics、Nature Communications等國際知名刊物上，共計60余篇，授權專利7項。

本發明公開了一種非易失性高密度三維半導體存儲器件，該存 儲器件由芯殼型納米線作為 NAND 串組成，所述 NAND 串垂直于襯 底。利用芯殼型納米線作為 NAND 串制作存儲器件，不僅使器件的結 構更加簡單，也減少了原有器件制作過程中復雜的制造工藝步驟，簡 化了制備過程，對降低制造成本有積極作用

本發明公開了一種傳輸線和漏波天線復用器件及其波束掃描方法，所述器件包括介質基板，分別位于介質基板上下表面的金屬條帶和金屬地板，以及通過過孔連接金屬地板和金屬條帶的周期性交替排列的電容和變容二極管。金屬條帶包括兩端的漸變微帶線結構和中間的人工表面等離激元結構。當變容二極管的容值與固定電容的容值一致時，該器件的表面阻抗一致，實現傳輸線的功能；當變容二極管的容值與固定電容的容值不一致時，該器件的表面阻抗得到周期性調制，實現漏波天線輻射功能。采用電壓作為調節手段，隨著電壓的改變能夠實現波束定頻掃描； 該器件制造簡單、操作方便、容易集成，只需要一步光刻過程，不僅節省造價，而且避免了多層結構引發的加工誤差。

本發明公開了一種光伏光熱一體化裝置，包括光伏模塊、溫控箱、預熱水儲水箱和太陽能熱水器；其中，光伏模塊包括光伏電池和水流通道，水流通道的進水口與外界自來水管路連通，水流通道的出水口連通溫控箱，溫控箱通過虹吸管與預熱水儲水箱連通；預熱水儲水箱底部設有冷水進口和冷水出口，預熱水儲水箱冷水出口通過出水管路與太陽能熱水器連通，預熱水儲水箱冷水入口連通外界自來水管路；太陽能熱水器底部安裝有熱水出水管道。本發明光伏光熱一體化裝置利用自來水冷卻光伏電池，一方面提高了光伏電池的發電效率，另一方面也有效回收利用了光伏電池的熱能，將升溫的冷卻水儲存，使用時通入太陽能熱水器，利用了廢熱，減少了加熱時間，實現了節能。