当地时间13日，《科学》杂志封面发表一项来自美国莱斯大学的研究成果，介绍了一种将甲脒碘基钙钛矿（FAPbI3）合成为超稳定、高品质光伏薄膜的方法。在85℃的温度下，经过1000多个小时运行，FAPbI3太阳能电池的整体效率下降幅度不到3%。 研究人员表示，新方法实现了迄今最佳稳定性能，关键是在FAPbI3前驱体溶液中添加了一些二维（2D）钙钛矿。这些钙钛矿可作为模板，引导块状或3D钙钛矿的生长，为晶格结构提供额外的压缩力和稳定性。 研究人员解释道，钙钛矿晶体有两种破坏方式：化学上可破坏组成晶体的分子；结构上可重新排列分子以形成不同的晶体。在用于太阳能电池的各种晶体中，化学性质最稳定的往往结构最不稳定，反之亦然。FAPbI3属于结构不稳定的那种。 虽然2D钙钛矿在化学和结构上都比FAPbI3更稳定，但它们通常不太善于捕捉光线，因此不适合做太阳能电池材料。不过，研究人员推测，将2D钙钛矿作为生长FAPbI3薄膜的模板，可能会赋予后者稳定性。为了验证这一想法，他们开发了4种不同类型的2D钙钛矿，并用它们制作了不同的FAPbI3薄膜配方。 结果显示，2D钙钛矿模板不仅提高了FAPbI3太阳能电池的效率，还提高了电池的耐用性。没带2D钙钛矿模板的太阳能电池在空气中利用阳光发电两天后会显著降解，而带有2D钙钛矿模板的太阳能电池即使在20天后也不会降解。在带有2D钙钛矿模板的太阳能电池中添加封装层，稳定性将得到进一步提高。 新研究可降低制造成本，使结构简化的太阳能电池板重量更轻、更灵活，可能会对光收集或光伏技术产生变革性影响。 查看详细>>

钙钛矿发光二极管（LED）是最新兴起的显示技术，如何突破钙钛矿LED红光发射的效率瓶颈？上海大学在《自然》杂志上的最新研究，创造了红光钙钛矿LED发光效率的新纪录。 6月13日，澎湃新闻（thepaper.cn）记者从上海大学获悉，2024年6月12日，上海大学机电工程与自动化学院新显教育部重点实验室杨绪勇教授研究团队与合作单位团队关于“稳定钙钛矿八面体实现高效红光LED”最新研究成果，以Fabrication of red-emitting perovskite LEDs by stabilizing their octahedral structure为题在国际顶尖期刊《自然》（Nature）上发表。这是上海大学机自学院首篇以第一作者、第一完成单位、通讯作者发表的《自然》论文。 发光二极管（LED）是新型显示技术的核心部件，更是新一代信息技术产业之首。钙钛矿发光二极管（LED）作为最新兴起的显示技术，具有高色纯度、广色域、加工工艺简单、低成本等优势，是国内外光电器件领域的研究热点。目前，作为显示三基色之一的绿光钙钛矿LED的发展十分迅速，而关键的红光钙钛矿LED（620nm-650nm）性能遭遇瓶颈，尤其在高偏压下光谱稳定性差，制约了钙钛矿LED在全彩显示领域的应用。 传统的单端吸附型配位分子在调节碘基钙钛矿发射光谱的同时，不可避免地显著降低其荧光量子产率。如何实现高效红光发射而不牺牲钙钛矿的光电性质，一直是制约红光钙钛矿LED性能的巨大挑战。该研究团队创新性地利用一种独特的双端有机分子配位“锚定”钙钛矿表面以稳定其八面体结构，成功克服了钙钛矿薄膜光谱调节和光电性质之间的相互制约，从而突破了钙钛矿LED红光发射的效率瓶颈。得到的LED器件在纯红光620nm-650nm范围区间内光谱连续可调，其中638nm发射的LED器件外量子效率（EQE）达到28.7%，创造了红光钙钛矿LED发光效率的新纪录。此外，器件在高达8V的偏压下，辐射复合中心几乎不发生分离，表现出极为优异的光谱稳定性。该研究成果将加速钙钛矿LED的显示产业化进程。 该研究成果由上海大学联合吉林大学、剑桥大学卡文迪许实验室等合作完成，其中上海大学为第一署名单位，上海大学杨绪勇教授为论文通讯作者，吉林大学的王宁教授和剑桥大学的Neil C.Greenham教授为共同通讯作者，杨绪勇教授指导的上海大学2021级博士生孔令媚同学为文章第一作者，上海大学机自学院冯杰、王远志、刘子睿，吉林大学物理学院赵彬、董建超，剑桥大学卡文迪许实验室Samuel D.Stranks教授、Richard H.Friend教授、孙雨琦博士、季康煜博士、戴霖杰博士、Shabnum Maqbool博士，中国科学技术大学李云国教授，复旦大学杨迎国教授，浦项科技大学Wanhee Lee和Changsoon Cho教授为论文合作署名作者。 查看详细>>

日前，由中国能建广东院牵头开展的中国能建重点研发项目——热核聚变发电岛概念设计研究项目顺利通过专家结题评审。该研究项目是在中国自主设计研发的热核聚变实验堆基础上，在工程应用领域展开的一次重要探索与尝试，具有开创性意义。 热核聚变是一种核反应的形式，即氢原子核(氘和氚)结合成较重的原子核(氦)时放出巨大能量的过程。如能使热核反应约束在一定区域内，根据人们的意图有控制地产生和进行，即可实现受控热核反应。太阳产生能量的过程，其实就是热核聚变的过程，因此，国际热核聚变实验堆项目又被形象地称为“人造太阳”。该实验堆项目一旦成功，人类将有望获得最清洁且取之不尽的能源。 目前，中国以开发聚变能源为目标，采用超导托卡马克技术路线。按照计划，中国将于2035年建成中国聚变工程实验堆——CFETR ( China Fusion Engineering Test Reactor)，调试运行并开展物理实验，到2050年开始建设商业聚变示范电站。因此，现阶段对热核聚变发电开展前期技术探索，具有十分重要的前瞻性意义。 2021年底，中国能建热核聚变发电岛概念设计研究项目正式立项。该研究项目由广东院牵头，东北院、华东院和中国科学院等离子物理研究所共同参与，主要探索热核聚变输出与发电机组输入之间的匹配问题，以及热核聚变不同设计参数下常规岛发电技术方案的可行性。 课题组通过深入开展一系列关键技术研究，结合中国自主化聚变堆CFETR能量输出特性和设计特点，提出通过储能缓冲系统稳定核聚变能量输出的解决方案，为稳定发电、供热创造条件。同时，针对储能形式、储能介质、运行模式、系统设计和设备选型等内容进行研究探讨和经济性评估，提出了一套经济可行的热核聚变发电、供热常规岛技术解决方案，为未来核聚变工程应用奠定基础。 查看详细>>

新冠肺炎疫情之后，希腊制定国家经济复苏计划，旨在推动能源改革、数字化和现代化，作为计划的一部分，希腊试图实现可持续的给排水管理，确保居民获得清洁的饮用水。根据欧盟相关法案，到2022年年底，所有欧盟成员国都需要建立相关系统，以确保自来水的卫生和清洁，同时还需要清除自来水中的微塑料、有毒化学物质和危险微生物，并评估供水基础设施的渗漏率。希腊每年因供水渗漏问题损失约26%的水资源，导致该国的家庭饮用水消耗量远超欧盟其他国家。 马其顿西部城市科扎尼的供水和污水处理公司DEYAK是供水系统改革的引领者。DEYAK对科扎尼水务系统的改进始于1985年，经过几十年的努力，扩建了供水网络，最终为市内和周边地区的63个居民点提供了供水服务。通过与ReonHydor和Tech-Go-Round合作，DEYAK正在采用新型技术解决方案来优化供水管理，减少浪费，并确保向科扎尼的6万人口提供可靠的饮用水。Tech-Go-Round公司所有人Dimitris Papailiopoulos表示：“科扎尼为希腊其他公用事业公司创建供水系统树立了典范。规模较小的水务局相对更容易引进这种创新技术，但像雅典水务局这样的大型水务局，如果要引入新技术，需要做很多准备工作，甚至可能要花上几年时间才能完成安装。” 鉴于供水系统中出现了大面积管网漏损问题，DEYAK认识到必须改进由人工对科扎尼供水系统进行监测的旧方法。“所有的工作都是手动完成的，因此管网漏损的问题很严重。水质定期由人工进行检测，但这项工作其实可以进一步改善。”Papailiopoulos表示。在过去的12年中，该供水系统已经进行了一些技术升级，包括实行DMA分区管理以减少无收益水(NRW)和进行压力管理。同时，DEYAK、ReonHydor和Tech-Go-Round试图创建综合数字孪生模型，实现科扎尼供水系统的数字化和自动化。他们着手开发动态的三维水力模型，以简化水质监测流程并优化系统性能。 不过在实施数字化监测方法之前，他们需要进行整体的测绘评估工作，之后生成整个供水系统的三维网络模型。等测绘工作完成后，下一步需要利用数字传感器实施水网监测、数据采集(SCADA)，以测量水压、流量和水质。不过，各个供应商和水务公司使用的不同监测设备和软件是否能相互连接且兼容是一项挑战。为了在互连数据环境中生成精确的数字孪生模型，以便全面深入了解供水系统，DEYAK需要数据可互用的开放式水力建模和分析软件。Konstantinos Gkonelas是ReonHydor的合伙人，也是水力学和供水专家，与Tech-Go-Round有合作，他表示：“设备的接口和信号需要连接数字孪生模型，以便能够在适当的时间从所有数据中获得所需的数据分析。” 供水管理具有动态特性，因此非常适合采用数字孪生技术。Gkonelas表示：“涉及到水相关的问题，就不存在所谓的固态或静态环境。供水模型应该是动态且灵敏的，甚至能够实时反映系统变化，从而尽可能优化供水管网的功能，这是数字孪生可以助力实现的。”项目团队利用Bentley的OpenFlows应用程序开发了数字孪生模型，将来自不同软件和传感器的数据整合到互连数字化环境中。通过Bentley的解决方案，DEYAK可在统一的平台上查看SCADA系统收集的数据，更直观地进行评估，并针对潜在的问题及相应的解决方案做出更准确的决策。 Gkonelas表示：“数字孪生技术帮助我们获得洞察，以改善整个供水管网的性能和运营。”利用Bentley的开放式水力数字孪生技术，可在单一模型内对科扎尼的供水管网进行实时、综合的动态模拟，从而执行风险评估并进一步做出更合理的决策。数字孪生解决方案在符合即将出台的欧盟法规的前提下，能够实现整体管网评估，进而评估供水基础设施的渗漏率，并向用户报告水质和系统性能数据。 通过OpenFlows创建的科扎尼供水系统的数字孪生模型，不仅优化了系统的运营，还节约了环境资源。通过数字化监测设备及自动化工作流程，在避免系统供水流失的同时，还将压力管理的时间减少了40%。他们能够更加及时地识别供水渗漏，随后迅速开展高质量的抢修。Gkonelas表示：“利用增强应用程序的算法，例如渗漏检测分配，将DMA分区中未报告的新渗漏的空间检测时间缩短了50%。”渗漏管理的改进减少了实际的水资源浪费，流经管网的水量也因此减少了20%。 为减少无收益水量，科扎尼针对以下四个方面进行了改进：压力管理、维修速度和质量、主动渗漏控制以及资产管理。DEYAK正利用水力数字孪生模型助力希腊经济的增长、环境倡议的落实和社会的可持续发展。科扎尼居民已经从中受益。水资源流失的减少不仅意味着水电费的下降，还能保证获得可靠清洁的水资源。而几十年后，清洁的水资源可能会成为一种更加稀缺的资源。Gkonelas表示：“希腊乃至全球的水务公司都将把科扎尼的前沿技术改进视为典范”。 查看详细>>