中国第一块太阳能电池板什么时候

   2023-06-11 05:36:12 网络660
核心提示:1958年,我国研制出了首块硅单晶 中科院院士、中科院半导体研究所研究员王占国对记者说:“美国1957年左右拉出了首块硅单晶,我国1958年也研制出了首块硅单晶,随后,中科院物理新成立的半导体研究室正式开始研发太阳能电池。” 最初,研发出的

中国第一块太阳能电池板什么时候

1958年,我国研制出了首块硅单晶 中科院院士、中科院半导体研究所研究员王占国对记者说:“美国1957年左右拉出了首块硅单晶,我国1958年也研制出了首块硅单晶,随后,中科院物理新成立的半导体研究室正式开始研发太阳能电池。” 最初,研发出的电池主要用于空间领域。从1958年到1965年间,半导体所研制出的PN结电池效率突飞猛进,10×20mm电池效率稳定在15%,同国际水平相差不大。 1968年至1969年底,半导体所承担了为“实践1号卫星”研制和生产硅太阳能电池板的任务。在研究中,研究人员发现,P+/N硅单片太阳电池在空间中运行时会遭遇电子辐射,造成电池衰减,使电池无法长时间在空间运行。 于是,包括王占国在内的6人小组开始进行人造卫星用硅太阳电池辐照效应研究,实验过程中,由于技术不成熟、设备落后,致使王占国的右手严重电子灼伤,从此他一直饱受痛苦,直到1978年夏天进行植皮手术才有所缓解。记者注意到,王占国院士右手手背上有一些黑色的褶皱,这正是老一辈科学家殚精竭虑献身科学的印记。 经过刻苦攻关,实验结果给研究人员带来巨大惊喜。王占国院士介绍,NP结硅太阳电池抗电子辐照的能力比PN结硅电池大几十倍!随后,半导体所做出了将硅PN电池改为NP定型投产的决定,生产出了5690片NP结硅太阳电池,其中达到空间应用要求的成品3350片,圆满完成了“实践1号”卫星用太阳能电池板的研制、生产任务。1971年实践1号发射升空,在8年的寿命期内,太阳电池功率衰降不到15%,该项目在1978年全国科学大会上获重大成果奖。 1969年,半导体所停止了硅太阳电池研发,随后,天津18所为东方红二号、三号、四号系列地球同步轨道卫星研制生产太阳电池阵。 王占国院士说:“70年代末,我国与国际同期开展了砷化镓太阳能电池研究,该电池具有很高的光发射和光吸收系数,1999年,2×50px2电池的转换效率达22%。” 1975年宁波、开封先后成立太阳电池厂,电池制造工艺模仿早期生产空间电池的工艺,太阳能电池的应用开始从空间降落到地面。 上世纪80年代开始,我国太阳能电池开始进入萌芽期,研发工作在各地次第展开,但进展缓慢。 崔容强介绍说,1986年国家计委在农村能源“1986—1990年第七个五年计划”中列出了《太阳电池》专题,全国有6所大学和6个研究所开始进行晶体硅电池等的研究。 20世纪80年代末期,国内先后引进了多条太阳能电池生产线,包括云南半导体厂从加拿大引进的1MW(兆瓦)生产线等,使中国太阳能电池的生产能力由原来的几百KW(千瓦)一下子提升到4.5MW,这种产能一直持续到2002年,产量则只有2MW左右。 “90年代中末期为我国太阳电池稳步发展期,经过引进、消化、吸收和再创新,太阳电池生产技术和工艺得到稳定发展和提高,生产量稳步增长,基本满足了国内市场的需要并有极少量的出口。”崔容强说。 1998年,我国政府开始关注太阳能发电,拟建第一套3MW多晶硅电池及应用系统示范项目,这个消息让现在的天威英利新能源有限公司的董事长苗连生看到了一线曙光。可是,当时太阳能产业发展前景尚不明朗,加之受政策因素制约,令不少人对这一新能源项目望而却步。在合作伙伴退出的情况下,苗连生毅然逆势而上,争取到了这个项目的批复,成为中国太阳能产业第一个“吃螃蟹”的人。 2001年,无锡尚德建立10MWp(兆瓦)太阳电池生产线获得成功,2002年9月,尚德第一条10MW太阳电池生产线正式投产,产能相当于此前四年全国太阳电池产量的总和,一举将我国与国际光伏产业的差距缩短了15年。 2005年12月14日,无锡尚德太阳能电力公司在纽约证券交易所上市,尚德的横空出世及超常规发展带来的“首富效应”启动了中国太阳能产业的加速器,国内太阳能电池的生产和研发也驶入了快车道。 天威英利公司相关负责人介绍,2003年12月19日,该公司的项目正式通过国家验收,全线投产,填补了我国不能商业化生产多晶硅太阳能电池的空白。 2003到2005年,在欧洲特别是德国市场拉动下,尚德和保定英利持续扩产,其他多家企业纷纷建立太阳电池生产线,使我国太阳电池的生产迅速增长,目前,我国太阳能电池产量占到世界总产量的30%。 王占国院士指出:“近年来我国太阳能电池相关的技术研发取得了一些突破,但是,与国外相比可能还存在一些差距,主要表现在技术水平、产业和市场发展等方面。比如,几种典型太阳电池的实验室最好效率都比国外要低,我国单晶硅、多晶硅的实验室效率分别为19.8%、16.5%,而国外的分别为24.8%和19.8%。” 而且,王占国院士表示,我国太阳能电池制造中,很多设备都是从国外进口,耗费了企业大笔资金,所以,我们应该加大设备的研发和制造,以降低成本。 北京地铁站旁安装的太阳能路灯 2005,我国拉开多晶硅大发展的序幕 多晶硅是整个太阳能电池产业的“命脉”,多晶硅原材料的短缺使太阳电池的成本居高不下,严重制约了太阳能电池产业和市场的发展。 另外,多晶硅原材料的先进生产技术一直基本上掌握在美国、日本、德国等几家主要生产商手中。由于种种原因(生产商对光伏产业能否保持稳定需求的疑虑、技术和市场垄断的需要、扩产的滞后性),这些企业没有一家宣布在中国建厂,更遑论技术转让。 洛阳中硅高科技有限公司副总工程师严大洲表示:“国内光伏企业要摆脱受制于人的局面,必须‘苦练内功’,走自主研发的道路,加大技术创新力度。” 严大洲介绍说,我国多晶硅始于1964年,但是技术水平低、规模小、产品单耗高、生产成本高。2005年之前,我国年产多晶硅还不到世界年总产量的0.5%。 因此,2005年,业内著名专家梁骏吾、周廉、阙端麟三位两院院士联名报送中共中央、国务院等一份建议书,呼吁:“打破垄断、政府主导、多方融资迅速建立年产上千吨级的多晶硅生产厂。”严大洲说:“院士的上书在业界引发了强烈反响,也坚定了我们走自主研发道路的决心。” 在此背景下,科技部组织实施了863攻关计划、“十一五”支撑计划等,同时,国家发改委组织实施了《高纯硅材料高技术产业化重大专项》,围绕多晶硅生产各环节的重大技术难题,实施重点攻关,取得了一系列攻关和产业化成果,拥有了自主知识产权技术体系,为多晶硅的产业化发展赢得了主动权。 2004年,洛阳单晶硅厂与中国有色设计总院共同组建的中硅高科自主研发出了12对棒节能型多晶硅还原炉,以此为基础,2005年,国内第一个300吨多晶硅生产项目建成投产,从而拉开了中国多晶硅大发展的序幕。 严大洲说:“我国首条产业化示范线建成,一方面给了业内人士信心,另一方面,也标志着多晶硅规模化生产技术体系形成,打破了国外多年的技术封锁和市场垄断。” 另外,在多晶硅的提纯技术上,我国也不断取得突破。目前,世界上普遍采用“改良西门子工艺”提纯,纯度虽高,但能耗大、不环保。中科院上海技术物理所高文秀团队另辟蹊径,发明了“物理法”进行提纯,2007年7月16日,部分样品经日本方面测定,纯度高达5N至6N(用于太阳能电池的多晶硅纯度,要求远远高于99.9%:以“N”代表小数点后“9”的数量,须在4N以上),电耗和水耗分别只有“改良西门子工艺”的1/3和1/10。 目前,国内绝大部分多晶硅生产都采用三氯氢硅工艺,这种高耗能工艺因四氯化硅等无法全部回收难以处理,环境污染严重。2008年,中硅高科承担了国家“863”重点科技攻关项目—多晶硅副产物利用关键技术研究,该公司通过自主研发,成功完成了低温加压氢化技术的研究。严大洲介绍说:“目前,该项目已经在1000t/a和2000t/a多晶硅等项目上运行,四氯化硅经过几次循环后,几乎可实现全部回收利用。” 而天威英利六九硅业现在采用的新硅烷生产多晶硅工艺耗电少,生产成本比同行业低24%,产量同比提高30%,副产品无污染并且可全部出售再利用。 王占国院士称,对目前占据光伏市场90%的晶体硅太阳电池来讲,转换效率的提高和硅片的薄型化是降低成本的主要途径。 据江西赛维公关部总监姚伟介绍,该公司最薄的硅片为160m左右,达到了世界领先的产业化水平。 2007,我国成为生产太阳电池最多的国家

石墨烯/硅肖特基结的应用有哪些

问题一:石墨烯的生产 属于什么行业类别 国民经济行业分类中石墨及碳素制品制造是指以炭、石墨材料加工的特种石墨制品、碳素制品、异形制品,以及用树脂和各种有机物浸渍加工而成的碳素异形产品的制造,行业类别属于非金属矿物制品业,而石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体,所以应该属于非金属矿物制品业。

问题二:石墨烯是一种什么样的材料? 石墨烯是世界上已发现的最薄、强度最高的纳米材料,也是导电性、导热性最出色的材料,被视为工业味精,石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”。

问题三:那石墨烯属于材料化学么 石墨烯属于新材料,可以归为材料化学的。谢谢

问题四:石墨烯是什么物质啊? 石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。另一方面,它非常致密,即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。

问题五:什么是石墨烯 石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。

石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。

它是目前自然界最薄、强度最高的材料,如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克可以承受一只一千克的猫。

石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅,计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外,石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。另一方面,它非常致密,即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,石墨烯被称为“黑金”,是“新材料之王”。

问题六:石墨烯它是什么原料做成 石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈・盖姆和康斯坦丁・诺沃肖洛夫,成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。制备石墨烯常见的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法和化学气相沉积法(CVD)。

问题七:石墨烯属于哪种材料呀?是无极非金属还是复合材料? 紫砂、陶瓷都是无机非金属材料

问题八:石墨烯是什么?用途呢? 石墨烯用途广泛,不过目前国内关于发热应用的还不是很多,烯旺科技是国内首家,研发的石墨烯护腰护膝,产品也都是很成熟的了。

问题九:石墨烯是什么 石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。石墨烯一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在,直至2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈・海姆和康斯坦丁・诺沃肖洛夫,成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯是世上最薄也是最坚硬的纳米材料 ,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达5300 W/(m・K),高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15 000 cm2 /(V・s),又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-6 Ω・cm,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低,电子跑的速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板,甚至是太阳能电池。

石墨烯的碳原子排列与石墨的单原子层雷同,是碳原子以sp2混成轨域呈蜂巢晶格(honeyb crystal lattice)排列构成的单层二维晶体。石墨烯可想像为由碳原子和其共价键所形成的原子尺寸网。石墨烯的命名来自英文的graphite(石墨) + -ene(烯类结尾)。石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体。石墨烯的结构非常稳定,碳碳键(carbon-carbon bond)仅为1.42?。石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧,当施加外力于石墨烯时,碳原子面会弯曲变形,使得碳原子不必重新排列来适应外力,从而保持结构稳定。这种稳定的晶格结构使石墨烯具有优秀的导热性。另外,石墨烯中的电子在轨道中移动时,不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。由于原子间作用力十分强,在常温下,即使周围碳原子发生挤撞,石墨烯内部电子受到的干扰也非常小。

石墨烯是构成下列碳同素异形体的基本单元:石墨,木炭,碳纳米管和富勒烯。完美的石墨烯是二维的,它只包括六边形(等角六边形)如果有五边形和七边形存在,则会构成石墨烯的缺陷。12个五角形石墨烯会共同形成富勒烯。石墨烯卷成圆桶形可以用为碳纳米管;另外石墨烯还被做成弹道晶体管(ballistic transistor)并且吸引了大批科学家的兴趣 。在2006年3月,佐治亚理工学院研究员宣布, 他们成功地制造了石墨烯平面场效应晶体管,并观测到了量子干涉效应,并基于此结果,研究出以石墨烯为基材的电路. 石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮。它是已知材料中最薄的一种,质料非常牢固坚硬,在室温状况,传递电子的速度比已知导体都快。石墨烯的原子尺寸结构非常特殊,必须用量子场论才能描绘。石墨烯是一种二维晶体,最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。这使得石墨烯中的电子,或更准确地,应称为“载荷子”(electric charge carrier),的性质和相对论性的中微子非常相似。人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的,石墨的层间作用力较弱,很容易互相剥离,形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后,这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。 发展简史。第一:石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料,据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜(厚度约100 纳米),那么它将能承受大约两吨重物品的压力,而不至于断裂;第二:石墨......>>

问题十:石墨烯它是什么原料做成 石墨烯是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈・盖姆和康斯坦丁・诺沃肖洛夫,成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。制备石墨烯常见的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法和化学气相沉积法(CVD)。

如何判断搪瓷内胆的质量?

生物质石墨烯

其实就是石墨烯,只是制备方法和来源不一样,

采用生

物质(秸秆、

木质素

等)作为原料而制成的石墨烯,其用途和采用其他物理、化学方法制备的石墨烯一样。就像食用油,有采用压榨生产的,有采用有机

抽提

生产的,生产出来的都是油,都可以食用。

石墨烯(Graphene)墨烯是从石墨材料中剥离出来、由

碳原子

组成的只有一层原子厚度的

二维晶体

。2004年,

英国曼彻斯特大学

物理学家

安德烈·盖姆

康斯坦丁·诺沃肖洛夫

,成功从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在,两人也因此共同获得2010年

诺贝尔物理学奖

石墨烯既是最薄的材料,也是最强韧的材料,

断裂强度

比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。如果用一块面积

1平方米

的石墨烯做成

吊床

,本身重量不足1毫克可以承受一只一千克的猫。

石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的

超级计算机

。据相关专家分析,用石墨烯取代硅,

计算机处理器

运行速度

将会快数百倍。

另外,石墨烯几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光。另一方面,它非常致密,即使是最小的气体原子(

氦原子

)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的

触摸显示屏

、发光板和

太阳能电池板

作为目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种

新型纳米材料

,石墨烯被称为“

黑金

”,是“新材料之王”,科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。

防腐材料,太阳能薄膜,芯片:石墨烯,还有什么你不能做的?

搪瓷内胆质量判断方法:

1、目测:搪瓷层表面应圆滑平整,无金属裸露,无疙瘩、杂质等;无针孔、气泡、局部过厚等

2、手摸:瓷面应手感光滑,无粗糙感。搪瓷是非金属材料,搪瓷是用石英、长石、萤石等天然矿物质为原料,无毒无味、水箱清洁卫生,坚固耐用。

3、测量:用测厚仪检测厚度应均匀,最薄不低于0.15mm,最厚不大于0.5mm。

4、 密封:具有耐酸、耐碱、耐腐蚀,不渗漏、密封性能好。

5、厚度:搪上0.25毫米瓷后,经过高温烧结,由于搪瓷厚度受限,搪瓷过厚严重影响附着力和均匀度,易渗漏,因表面不光滑容易结垢,且在装运、碰撞物体后容易开裂,在安装阀门的部位也容易掉瓷。如开渗、掉瓷后金属外露很快就被热水腐蚀,接着就是漏水。

防腐材料

有问题咱们就修复

石墨烯以其优异的化学稳定性和不透过性被认为是最具潜力且已知最薄的防腐材料。化学气相沉积法(CVD)常用来制备大面积和高品质的石墨烯薄膜,但研究人员发现CVD法生长石墨烯的过程中不可避免地会引入不同类型和不同尺寸的本征缺陷,如空位、针孔、裂纹和石墨烯岛晶界等。缺陷的存在,导致金属基体直接暴露在腐蚀介质中,引发金属基体和石墨烯之间的电偶腐蚀,加速了金属基体的腐蚀速度。缺陷除了会降低石墨烯薄膜的防腐性能外,还会降低电学性能,尤其是在腐蚀发生以后。

目前已有一些修复石墨烯缺陷的方法,比如通过原子层沉积(ALD)方法在石墨烯上沉积钝化氧化物(例如ZnO和Al2O3)。氧化物覆盖整个石墨烯表面,可以提升石墨烯膜层的耐腐蚀性能。但是,ALD方法需要数小时且对缺陷不具有高的选择性,沉积在石墨烯的无缺陷区域的氧化物往往会显著降低石墨烯的电学性能。到目前为止,修复石墨烯缺陷的最大挑战是高效性和精准性,同时又不影响其化学稳定性和电学性能。

(文章内容来源于网络)

对于许多在腐蚀性环境中工作的微型设备,既需要优异的耐腐蚀性能,又需要良好的电子性能,因此迫切需要经济有效的缺陷钝化/修复技术。一旦任何腐蚀介质穿过石墨烯缺陷并到达石墨烯和铜基板之间的界面,石墨烯/铜界面就会迅速开始电偶腐蚀过程,从而加速阳极铜的腐蚀。石墨烯虽然在短期腐蚀和氧化过程中往往表现出有效的保护功能,但在长期腐蚀试验中反而可能起到促进腐蚀的作用,由此产生的湿腐蚀甚至可能比未涂石墨烯层的铜表面,由天然形成的氧化膜保护更严重。最重要的是,最大的挑战是准确修复石墨烯的各种缺陷,同时又不影响其优越的固有特性,例如良好的化学稳定性和高电子导电性。

在技术上仍然缺乏通过简单的处理方法在短时间内(例如约 15 分钟)准确修复石墨烯上所有不同类型和尺寸的结构缺陷,并且不会产生不需要的修复剂吸附和对石墨烯的不利影响。

近期,中国科学院宁波材料技术与工程研究所海洋实验室苛刻环境材料耦合损伤与延寿团队设计了一种快速、精准修复石墨烯缺陷的方法,可以在15分钟内高效地修复石墨烯上多尺度和多类型缺陷,在提高石墨烯膜层腐蚀防护性能的同时不影响石墨烯优异的导电性能。

石墨烯薄膜

可以吸收90%以上太阳能

近日,澳大利亚墨尔本斯威本 科技 大学转化原子材料中心(CTAM)的研究人员开发了一种新型石墨烯薄膜,这种薄膜可以吸收90%以上的太阳光,同时消除了大部分红外热发射损失,这是该项壮举的首次报道。这是一种高效的太阳能加热超材料,能够在开放环境中以最小的热损失快速加热到83摄氏度(181华氏度)。该薄膜的拟议应用包括热能收集和储存、光热发电和海水淡化。

对此,CTAM创始董事贾宝华教授表示,在吸收太阳光的同时抑制热辐射损失(也称为黑体辐射)对于高效的太阳能热吸收器至关重要,但要实现这一目标却极为困难。她解释说:“这是因为,根据吸收的热量和吸收体的特性,发射温度不同,导致其波长有显著差异。但是我们已经开发出了一种三维结构的石墨烯超材料,它具有很高的吸收性,可以选择性地滤除黑体辐射。”

(文章内容来源于网络)

这种三维结构的石墨烯超材料由一层30纳米厚的交替石墨烯薄膜和沉积在沟槽状纳米结构上的介电层组成,该结构兼作铜衬底以增强吸收。更重要的是,所述基板以矩阵排列来图案化,以使得波长选择性吸收的柔性可调谐性。这种新材料还将薄膜厚度显著减少到三分之一而使用了较少的石墨烯,其薄度有助于更有效地将吸收的热量传递到其他介质,如水。此外,薄膜是疏水性的,这有助于自我清洁,而石墨烯层有效地保护铜层免受腐蚀,有助于延长超材料的寿命。

“由于金属基底的结构参数是控制SGM整体吸收性能的主要因素,而不是其固有特性,因此可以根据应用需求或成本使用不同的金属,”Keng-Te Lin说,他是最近发表在《自然通讯》上的一篇关于超材料的论文的主要作者,也是Swinburne大学的研究员。他指出,铝箔也可以用来代替铜,而不会影响性能。“我们利用原型机薄膜来生产清洁的水,并获得了96.2%的令人印象深刻的太阳能-蒸汽效率。对于使用可再生能源的清洁水发电来说,这是非常有竞争力的。”

他补充说,这种超材料还可以用于能量收集和转换应用、蒸汽发电、废水净化、海水淡化和光热发电。但仍然存在的一个挑战是找到一种制造方法,使基板可伸缩。

石墨烯材料

能否解决芯片难题

芯片产业发展了半个多世纪,工艺制程也在不断推进。从微米到纳米,在纳米制程领域又从90nm压缩到5nm,未来甚至还能突破更高的工艺制程。但是受到物理规则的限制,传统的硅材料可能无法支撑芯片突破到3nm以下,而且生产高端芯片对光刻机的依赖非常高。以目前国产工艺制程来看,一时半会还解决不了高端芯片的本土化制造。不过中国芯采用另外一种材料模式或许能换道超车,这是什么材料?石墨烯~

芯片制造经过长期的研发攻克,解决了一系列的工艺难题。在材料和设备等方面都得到了稳定的供应,再加上芯片制造商掌握的芯片代工技术,可以顺利生产线各种类型和不同制程的芯片。传统的硅基芯片以硅作为材料,支持行业发展了几十年,从低端到高端完成了数代工艺制程的突破。

(文章内容来源于网络)

可是再往下发展,硅基芯片可能就不管用了。3nm、2nm、1nm甚至更先进的工艺制程,还能使用硅作为工艺材料吗?物理规则的限制想要被打破,靠硅材料可能无法完成。而这时候, 探索 新型材料的发展模式成为了新的出路,目前已经进入到第三代半导体材料时期,碳化硅,氮化镓等等材料成为了市场瞩目的焦点。但这些材料都难以适用于高端电子消费产品,碳化硅适合用在5G设备,新能源 汽车 ,氮化镓被广泛用于充电器等设备。如果想取代硅材料的话,估计不太可能。那么有没有一种材料不仅有出色的性能,而且还能取代硅基芯片呢?或许石墨烯成为了一个选择。

首先要清楚石墨烯是一种二维碳材料,它的特点是导电性强,在光学、力学、电学等领域有很广泛的应用。同时被作用于微纳加工,能源等产业发展。由于石墨烯的广泛运用,也被很多人过度吹嘘,比如使用石墨烯电池不仅充电速度快,而且十分安全。像这种不切实际的基本上都是在鼓吹石墨烯的性能。虽然石墨烯的应用范围很广,但想要在各个产业内发挥真正的价值,还需要时间 探索 。

不过在半导体行业领域,中国科研人员成功制作出8英寸石墨烯晶圆。这是业界少有验证石墨烯可制成晶圆的实例,晶圆可以被切割成一块块芯片,然后进行封装等工序环节。在性能方面,由于石墨烯材料的导电性强,晶体管的运行效率会更高,同样的制程,石墨烯造出来的碳基芯片是硅基芯片的10倍。

虽然偏向于理论效果,但8英寸石墨烯晶圆的亮相已经研制了初步的可能性,或许中国芯的换道超车有可能寄托在石墨烯身上。还有重要的一点就是,既然性能是硅基芯片的十倍,那么就算是工艺制程较低的光刻机,也能生产出堪比高端光刻机性能水准的芯片。或者让中国芯直接避开光刻机,用普通的设备来造出芯片也未可知~

了解石墨烯特性

用手套箱进行安全研发

石墨烯(Graphene)

是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。

石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性,在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景,被认为是一种未来革命性的材料。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。然而,作为一种新型材料,石墨烯依然具有一定的特殊化学性质:

1、生物相容性: 羧基离子的植入可使石墨烯材料表面具有活性功能团,从而大幅度提高材料的细胞和生物反应活性。石墨烯呈薄纱状与碳纳米管的管状相比,更适合于生物材料方面的研究。并且石墨烯的边缘与碳纳米管相比,更长,更易于被掺杂以及化学改性,更易于接受功能团。

2、氧化性: 可与活泼金属反应。

3、还原性: 可在空气中或是被氧化性酸氧化,通过该方法可以将石墨烯裁成小碎片。石墨烯氧化物是通过石墨氧化得到的层状材料,经加热或在水中超声剥离过程很容易形成分离的石墨烯氧化物片层结构。

然石墨烯的结构相对稳定碳碳键(carbon-carbon bond)仅为1.42但鉴于其化学性依然需要一个安全的实验环境: 石墨烯手套箱

Lab2000手套箱是一套高性能、高品质的自动吸收水、氧分子,纯化工作环境的密闭循环工作系统,提供可以满足您特定清洁要求应用的1ppm的O₂和H₂O惰性的氛围环境。该系统是为 石墨烯研究 开发而设计的经济型循环净化系统:包括一台密闭箱体、一套过渡舱,一台旋片式真空泵和一套集成有微控制器操作面板的循环净化系统。标准的Lab2000系统配备的惰性气体净化系统安装一套净化柱(全自动可再生)净化、维护手套箱箱体内的气体环境。

更好的材料实验保护

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