2021年的最后一天，中国科学院合肥物质科学研究所传来了一则振奋人心的消息：中国“人造将艾洋”再次创下世界纪录。

在2021年5月份，中国“人造太阳”——全超导托卡马克核聚变实验装置（EAST）便实现了一次刷新世界纪录的突破。彼时，我国做到了可重复的1.2亿摄氏度101秒与1.6亿摄氏度20秒等离子体运行。

而在短短几个月后，我国便传出了新的进展，这无疑令人瞩目。 据悉，12月30日晚间，中科院实现了电子温度近7000摄氏度的1056秒的长脉冲高参数等离子体运行，这是如今全球托卡马克装置高温等离子体运行的最长时间。

这一成果无疑具有十分关键的意义，对我国此后稳态聚变工厂堆的建设打下了科学与实验的基础。

这无疑让我国离实现真正可利用的“可控核聚变”更近了一步。如今，我国在这一领域的研究已经走到了世界的前列，美韩等都是我国的对手。

就在不久前，韩国“人造太阳”做到了在超1亿摄氏度的情况下，等离子体超30秒的最新成绩。但显而易见，韩国同中国相比还有着不小的差距。

那么，“人造太阳”究竟是什么，为何全球这么多国家在抢着发展？

“人造太阳”为国际热核聚变试验堆，它的灵感来源于太阳，因此被称之为“人造太阳”。

在太阳的内部无时无刻不在进行着核聚变，这使得太阳能够迸发出巨大的能量。科学家希望能够模仿太阳产生能量的原理，掌握这样的可控核聚变技术，以此来解决人们的能源枯竭问题。

可控核聚变所需的氘和氚这两种主要燃料，大量的存在于海水之中，储量十分丰厚。这些燃料不说取之不尽用之不竭，但也足够人类用百亿年。而且，反应的过程不会产生有害物质，对人类环保事业也有着重要意义。

所以在人类化石能源愈发紧张的今日，越来越多的国家希望能够通过可控核聚变技术，来彻底解决这场能源危机。

不过，掌握可控核聚变技术哪里那么容易，实现上亿摄氏度点火和稳定长时间约束控制便是核聚变发电最难攻克的两大难题。

为此，无数科学家挥洒汗水、挥洒自己的热血与青春，在这些人的努力之下全球“人造太阳”才有了如今的成绩。

从上世纪50年代，我国便开始了在可控核聚变领域的研究，并在2006年建成了EAST装置。至今已经在这一领域积累下丰厚的经验，因此我国才能实现一连串的技术突破。

如今，EAST首次突破千秒大关便是在中国科学家的手中实现，更是令人激动。虽然我们如今看来，中国的这次突破用短短几句话便能够描述，但中国科学家在背后的付出、需要面对的挑战之多，却是难以想象的。

中国这一突破的背后，只要需要攻克完全非感应电流驱动、再循环与杂质控制、热与粒子排出这三大难题，十分不容易。在中国多方力量的共同努力之下，我国才有了如今的成绩。

目前，我国“人造太阳”已经分别实现了1兆安的等离子体电流、电子温度1亿摄氏度的等离子体、1000秒的连续运行时间这三大条件。

这表示，中国可控核聚变研究即将开启一个新的篇章，上到一个新的高度。在新的起点上，中国“人造太阳”还将创造怎么样的成绩，就让我们拭目以待。

中科院新疆理化所太阳能材料重大突破

首先钙钛矿太阳能电池前景是能够更清洁、更易于应用、制造成本低。虽然钙钛矿太阳能电池的研究如火如荼，但面临的问题也值得关注。首先，这种新型太阳能电池在组装过程中存在稳定性问题，包括材料的稳定性和高效电池器件的稳定性，有机-无机杂化钙钛矿材料含有重金属铅，更好的保障对于电池的保护和利用等各种功能。

其次是针对钙钛矿太阳能电池表面缺陷和水分侵蚀引起的稳定性问题，利用该系列卟啉小分子钝化钙钛矿表面缺陷。机理研究取得重要进展。研究发现，利用这一系列卟啉分子CS0、CS1、CS2处理钙钛矿表面，由于卟啉的疏水性，不仅可以有效钝化钙钛矿表面缺陷，从而抑制钙钛矿/HTM界面之间的非辐射复合。

再者可以通过在薄膜形成的两个不同阶段引入功能性氟化分子，探索了一种减少多晶钙钛矿薄膜缺陷的方法。基于DP策略的PSCs有效抑制了钙钛矿表面和GBs缺陷的形成，同时提高了器件性能和稳定性。新的DP策略通过缺陷钝化延长载流子寿命并抑制非辐射复合损失，从而将VOC从1.10V增加到1.18V，相应的VOC损失为0.39V。

要知道光生电子的提取和光生空穴的排斥力同时减弱，使界面处电子的转移效率急剧下降，导致载流子复合严重，器件的PCE降低。这一新认识提高了对钙钛矿光伏器件结构和异质结界面的理解，解释了无ETL器件PCE低的原因。因此，他们提出了一种新的解决方案，通过延长载流子寿命来解决无ETL钙钛矿光伏器件转换效率低的问题。

中国第一块太阳能电池板什么时候

导读： 中国科学院新疆理化技术研究所研究员徐金宝带领其研究团队，发现了一种简便的制备CH3NH3PbBr3大尺寸单晶的方法。

目前，主流的有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池器件主要有两种架构，即多孔结构和平面型结构。这两种结构中，有机-无机杂化钙钛矿的存在形式均为基于多晶纳米薄膜，其光电转换效率已经超过20%。对于有机-无机杂化钙钛矿体系，单晶器件的光电性能要远远优于目前广泛采用的纳米晶薄膜器件。主要得益于单晶样品中晶界等缺陷数量的减少，使得光生载流子到达器件两侧电极的几率大大增大，从而可以增大器件的光电流密度。

中国科学院新疆理化技术研究所研究员徐金宝带领其研究团队，发现了一种简便的制备CH3NH3PbBr3大尺寸单晶的方法。该方法采用单一溶剂前驱体，方法简便、成本低，所有工序均可在室温下完成，并且运用该方法生长出了14×14mm 大尺寸晶体，该晶体为立方相结构，P-43m(215)空间群该单晶在暗态下自发极化行为较弱，置于光照环境下，晶体显示出明显的表面自发极化现象，体现出光诱导极化的特征在光照与暗态下，表面电势之差高达200mV，有利于制备高开路电压的光电转换器件。该单晶表面电流分布均匀，光电流约为暗态电流的20倍，且在整体表面无衰减现象，这一结果表明单晶杂化钙钛矿器件与目前的纳米晶薄膜器件相比，有望大幅提高其光生电流密度。

该研究成果发表在Journal of Physical Chemistry Letters上，相关研究工作得到“千人计划”-新疆专项、国家自然科学基金、中科院西部之光等项目资助。

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网络

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

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