科学家发现光合作用能量转化量子机制

英国科学家首次在室温下观察到光合作用中能量转化的量子机制——相干作用（一种状态相互叠加的量子效应）,并证明,正是这一量子机制使光合作用能很好地面对环境干扰。出版在《科学》杂志的最新研究有助于科学家们研制出新一代转化效率更高的太阳能电池。提高太阳光的有效转化率是科学家们孜孜以求的目标,他们希望借此降低人类对化石能源的依赖。光合生物和某些细菌已掌握了这一过程：在万亿分之一秒内,其内的光合天线蛋白会将吸收到的太阳光的95％输送至光合反应中心,从而驱动光合作用。     

超快激光的应用

正亚洲科学家们评估了超快激光器在材料加工中的作用。日本理化研究所的Koji Sugioka以及中国科学院上海光机所的程亚描述了如何利用飞秒激光器和皮秒激光器进行表面加工和立体加工。这些激光器能高精度地切削、钻削和烧蚀各种材料,包括金属、半导体、陶瓷和玻璃,还能聚合含有适当光敏剂的有机材料,并能从三维角度来加工玻璃等内部透明材料。这些激光器已经开始用于制造医用内支架、修复光掩模板、钻削喷墨喷嘴以及刻划太阳能电池。研究人员们还解释了这些激光     

科学家成功制成“纸电池”成本低寿命长

据香港《文汇报》报道,普通纸张未来或许可以用做轻型电池．美国加州斯坦福大学华裔科学家崔屹（Yi Cui）参与的研究显示,科研人员将由银和碳纳米材料制成的特殊墨水,涂在纸张上,成功制成“纸电池”,为轻型、高效的新型能源存储带来希望之光．斯坦福大学科研人员近日发表报告,     

美国科学家发明“永久”核电池

美国罗切斯特大学科学家发明能连续使用10年而无需再充电的核电池，电池中的能源足放射性蜕变的氚——超重氢，这一作用过程早已为科学家所知，但是迄今为止没有一种能将蜕变能量转变成电能的合理方法。     

聚光内球面太阳能电池

为提高阳光利用率和光电转换率,研究了聚光内球面太阳能电池的主要性能,设计了聚光内球面太阳能电池的结构.通过菲涅耳聚光镜将太阳光聚光后射入内表面制备了多晶硅光伏电池的球腔内,在内球面上实现了聚光光伏效应.利用腔内光子气体模型分析计算了内球面上的光照强度,提出硅光电池上的最佳光强概念,计算了在内球面多晶硅电池半导体层厚10 μm时最佳聚光倍数为18、层厚5 μm时最佳聚光倍数为9.应用有限元分析法讨论了聚光内球面太阳能电池系统的温度,在AM1.5,8倍聚光条件下,光伏电池最高温度353.15 K,处于正常工作范围.采用主动风冷或水冷方法提高对流换热系数可大大降低光伏电池温度,稳定工作效率.通过分析硅光电池效率制约因素,设计了内球面光伏电池的优化结构,填充因子可达0.85,阳光辐射功率为800 mW/cm2时,聚光内球面太阳能电池效率将超过33％.     

低成本衬底上多晶硅薄膜电池的探索

在低成本、两种纯度的P^ 颗粒硅带衬底(SSP)上，采用RT化学气相沉积(CVD)技术制备了多晶硅薄膜电池。无论高纯硅粉还是低纯硅粉制备的SSP衬底杂质含量都很高且表面凹凸不平；采用4μm／min的沉积速率和钝化作用得到了高质量外延多晶硅薄膜。通过扩散工艺制成的多晶硅薄膜太阳电池的转换效率分别为6．25％(高纯硅粉制成的SSP衬底)和4．5％(低纯硅粉制成的SSP衬底)。     

大功率掺Yb双包层光纤宽带超荧光光源

利用波长为976nm的半导体激光器抽运掺Yb双包层光纤,制成了大功率光纤宽带超荧光光源,最大超荧光输出功率为54.11mW;此时斜率效率为69．35％,中心波长为1082nm,3dB带宽为17．2nm。     

半导体科技史融入半导体物理学课程思政探析

半导体物理学是半导体物理、微电子、集成电路等相关专业最为重要的必修课程之一,同时也是半导体科技人才培养的重要基础课程.本文结合当下国家对高校课程思政的新要求,发挥半导体科技史与科学家精神易与学生产生共鸣的特点,创新性地提出将半导体科技史与科学家精神融入半导体物理学课程思政,通过“上好半导体物理课,讲好半导体物理故事,传递半导体科学家精神”,实现“润思政于无声”.     

非晶/微晶两相硅薄膜电池的计算机模拟

在对不同晶相比硅薄膜的实验研究的基础上，利用有效介质理论估算了这种两相材料的光吸 收系数、迁移率寿命乘积及带隙宽度等参量，计算机模拟了不同结晶比硅薄膜电池的伏安特 性及光谱响应；结果为随着本征层微晶成分的增多，电池的开路电压逐渐减小，短路电流逐 渐增大，本征层的最佳厚度逐渐增大，填充因子有降低的趋势，电池的效率随晶相比的增大 而减小. 电池的光谱响应曲线表明，随晶相比的增大电池的长波响应明显提高. 根据这些模 拟结果，分析讨论了在考虑Lambertian背反射的情况下，非晶/微晶叠层电池的底电池采用 晶相比为40％—50％的两相硅薄膜材料做本征层是最佳选择. 关键词： 两相硅薄膜 太阳能电池 计算机模拟     

基于一维TiO_2纳米管阵列薄膜的β伏特效应研究

介绍了一种采用宽禁带半导体二氧化钛纳米管阵列薄膜材料制备β伏特效应同位素电池的方法.通过对金属钛片的电化学阳极氧化制备了垂直定向、有序排列的二氧化钛纳米管阵列薄膜,研究了退火条件对二氧化钛纳米管阵列薄膜半导体光电性能的影响.通过与镍-63辐射源的集成封装,形成三明治结构镍-63/二氧化钛纳米管阵列薄膜/钛片的β伏特同位素电池.实验结果表明,基于氩气氛围下450?C退火的黑色二氧化钛纳米管阵列薄膜具有高的氧空位缺陷浓度和宽的可见-紫外吸收光谱.在使用β辐射总能量为10 m Ci的镍-63辐射源时,同位素电池的开路电压为1.02 V,短路电流75.52 n A,最大有效转换效率为22.48%.     

相变材料介质阻断电池热失控传播特性研究

针对锂离子电池热失控传播问题,以石蜡/膨胀石墨复合相变材料为电池模组热管理介质,建立电池热失控传播二维数值计算模型。通过改变膨胀石墨与石蜡的质量分数得到不同导热系数与相变焓的复合材料,探究关键设计参数对电池热失控传播的阻断特性。研究结果表明相变材料能够有效延缓甚至阻断热失控的传播,当导热系数较低或较高(如0.3和21.01 W·m^-1·K^-1)时皆能阻断热失控传播,对于中间导热系数材料的模组,首次热失控传播时间间隔随导热系数升高而增加,而后续传播间隔随着导热系数升高而减小。     

半导体量子阱中激子波函数及其 Fourier系数的计算和应用

利用准玻色子方法发展的激子动力学方程是研究半导体纳米结构中激子超快动力学的有效理论手段. 为了将这种方法应用于半导体量子阱, 需要知道量子阱中的激子波函数及其在动量空间的表示, 从而得到激子动力学方程中所必须的系数. 详细讨论了理想和实际量子阱中的激子波函数, 特别是其在动量空间的表示, 并进一步讨论了激子动力学方程中所必须系数的计算方法. 通过求解这些系数, 对量子阱中因激子密度变化而引起的太赫兹脉冲作用下激子能级间跃迁过程中的非线性效应进行了理论预测, 得到了与实验符合很好的结果.     

中红外输出的InAs器件

中红外输出的ＩｎＡｓ器件休斯研究实验室和ＭＩＴ林肯实验室的科学家们演试了在３．６５０ｍ波段工作的大功率中红外半导体激光器。在１９９５年１月召开的第七届国际窄带半导体会议上，研究人员Ｙ．Ｈ．Ｚｈａｎｇ、Ｈ．Ｑ．Ｌｅ、Ｄ．Ｈ．Ｃｈｏｗ、Ｒ．Ｈ．Ｍｉｌｅｓ...     

廉价三明治式太阳能电池

 在家庭条件下利用太阳能电池来获取电能的主要障碍是太阳能电池的价格太高,以美国麦克法尔伦德博士为首的科学家小组研制的生产太阳能电池新方法能使价格大大降低,可使太阳能电池发电价格与热电站和核电站发电价格相当,现在的太阳能电池发电价格还贵2倍左右。目前在太阳能电池中利用的是超高纯度的硅,麦克法尔伦德科学家小组另辟蹊径找到了新方法,在他们研制的太阳能电池中拥有涂覆在薄金箔上的吸光染料薄层,同样在非常廉价的二氧化钛半导体层表面上也涂覆有吸光染料薄层。由上层染料薄层吸收阳光,从染料分子中激发出来的电子会穿过薄金箔进入最下面的半导体层,形成的“空穴”取代金箔中的电子。     

轻质柔性GaInP/Ga(In)As/Ge三结太阳电池及其性能研究

为了研究柔性太阳能电池的性能,通过太阳能电池减薄工艺制备出轻质柔性Ga In P/Ga(In)As/Ge三结太阳能电池芯片。尺寸为40 mm×60 mm的电池芯片重量为0.7 g,仅为常规175μm厚度电池重量的30%。验证了柔性电池工艺的可行性,制得的柔性电池转换效率达到了30.64%,同常规厚度电池十分接近。对比测试了两种样品不同温度下的暗电流曲线,拟合了两种电池样品的温度系数,结果表明:电池的温度系数与衬底类型无关,只与电池PN结本身相关。     

非线性增益对外部注入半导体激光器动态行为的影响

研究了非线性增益对外部注入半导体激光器动态行为的影响。研究结果表明:非线性增益对外部注入半导体激光器的动力学行为影响极大;随着非线性增益系数的增加,激光器达到锁定时的注入系数减小,产生混沌的注入系数的范围缩小;当非线性增益系数过大时,外部注入激光器表现为混沌;非线性增益还影响外部注入半导体激光器混沌同步系统的性能,非线性增益系数越大,参数失配引起的混沌同步误差越小。     

人造树叶

众所周知 ,绿色植物中的树叶对人类的生存有着很大的贡献 ,它们清除空气中多余的二氧化碳 ,并代之以可供人吸入的新鲜氧气 .现在美国橡树岭实验室的物理学家们正致力于研究一种由半导体材料制成的人造树叶 ,估计有一天它将承担起清除空气中二氧化碳的任务 ,并将其转变成可利用的燃料 .以Ｓ .Ｐｅｎｎｙｃｏｏｋ教授为首的研究组在对人造树叶的研究中发现 ,固定二氧化碳需要多种要素 :一是阳光 ,二是光催化剂材料 (例如硫化镉等 ) ,以及一些必要的有机分子 .开始时科学家们认为 ,要想使二氧化碳的固定能真正经济实用 ,主要是要让催化剂的表面…     

从In_(1-x)Ga_xP气相生长的p-n结发出的橙色激光和明亮的场致发光

已经制成气相生长的结型In_(1-x)Ga_xP激光二极管。在80°K下能发出波长为6105A的相干光,其阀值电流密度为4000～6000A/cm~2。这是至今报导的半导体 p—n结发出波长最短的激光,也是发射橙色相干光的首例。由气相生长法制成的In_(1-x)Ga_xP发光二极管在室温下发出橙光和红光,其外量子效率超过0.1％。     

太阳能电池在微生物燃料电池中的光电催化性能研究

微生物燃料电池（microbialfuelcell,MFC）是利用电化学技术将微生物代谢能转化为电能并可同时降解废水的一种装置．本文针对目前MFC输出功率密度小、工作效率低等缺点,提出了利用半导体光催化和微生物催化协同作用构建新型MFC体系的设想,即将半导体太阳能电池串入MFC体系,组成“光电池．微生物电池”新型电池体系．实验结果表明,在光照的作用下,新型MFC体系的开路电压、短路电流和最大输出功率密度,与普通MFC体系相比,均有了明显的提高．光电催化作用的引入,有效地改善了MFC体系阴极的接受电子的能力,使阳极提供电子的能力得到最大限度的发挥,既给MFC体系的运转提供了一部分动力,也为MFC体系提高污染物的降解速率提供了基础．此项研究对解决能源危机和环境污染具有重要意义．     

太阳能电池

太阳能电池是利用光生伏打效应,把光能直接转变成电能的一种半导体器件. 光生伏打效应是早在1839年由Becqurel 首次发现的.用硒和氧化亚铜等半导体材料中也有这一现象,但能量转换效率很低(小于1%).用这种材料做成的电池只能供照度计用. 1954年,美国Bell实验室首次用单晶硅制成p-n结太阳能电池,成功地把太阳光直接变成电能,转换效率达到3—6%[1-3].以启的20多年以来,随着宇航事业的发展,硅电池作为人造卫星的电源,目前它的效率已达到10—14%.同时,其他类型的太阳能电池也相继发展起来,如CdS,GaAs,CdTe等单晶电池和CdS,CdTe等薄膜多晶电…