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太陽能作為一種潔凈和相對易于獲取的能源在未來的動力產(chǎn)品中將占有越來越大的比份。如何發(fā)展高光電能量轉(zhuǎn)換效率、高可靠性和低成本的太陽能電池是目前太陽能利用領(lǐng)域所面臨的關(guān)鍵問題。相對于第一代和第二代太陽能電池(轉(zhuǎn)換效率<<50％)，各國科學(xué)家紛紛研究不同的應(yīng)用于第三代太陽能電池的新材料和新結(jié)構(gòu)，目標(biāo)是使光電轉(zhuǎn)換效率大于5 0％。近年來，一種具有微、納米量級特殊結(jié)構(gòu)的光伏材料成為太陽能電池的研究熱點(diǎn)。利用飛秒脈沖激光在極短的持續(xù)時(shí)間內(nèi)激發(fā)出極大的峰值能量，其在硅片的相互作用過程中具有很強(qiáng)的非線性效應(yīng)，聚焦燒蝕硅表面很小的一塊面積，形成規(guī)則排列的微納米結(jié)構(gòu)。這種微納米結(jié)構(gòu)由于表面積增大，對入射光波有很大的吸收，且對光的敏感性提高了數(shù)百倍，這些性質(zhì)對我們提高光電轉(zhuǎn)換效率具有很大的指導(dǎo)意義。這種材料與本底未處理材料的性質(zhì)相比，材料帶隙減小，對光的敏感性提高了數(shù)百倍，這使得其對波長為250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比傳統(tǒng)材質(zhì)的硅的比重低。這些奇特的光電和物理性質(zhì)能進(jìn)一步提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率。根據(jù)光吸收效率，激子光量子效率，化學(xué)電勢效率以及填充因子計(jì)算總的光電轉(zhuǎn)換效率，普通硅基太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率只有1 5％，而基于微納結(jié)構(gòu)光伏材料的太陽能電池轉(zhuǎn)換效率可望達(dá)到50%-60%。 針對國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展在太陽能光伏技術(shù)方面的重大需求，發(fā)展利用超短脈沖激光制備具有優(yōu)異光電轉(zhuǎn)化效率的微納結(jié)構(gòu)光伏材料的新方法，以及通過探測光伏材料中非平衡載流子的能帶結(jié)構(gòu)及微分負(fù)電導(dǎo)等特性，探知光伏材料的光電轉(zhuǎn)換效率，從而篩選出轉(zhuǎn)換效率較高的微納結(jié)構(gòu)光伏材料，最終在發(fā)展新型、高效太陽能電池的新原理和新技術(shù)方面取得創(chuàng)新性突破，為我國研發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高效第三代光伏電池打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

本成果以飛秒激光作為加工光源，研究飛秒激光束流作用下材料表面微結(jié)構(gòu)及彩色視覺效果形成機(jī)制，建立飛秒激光彩色微條紋制備理論模型；協(xié)同攻克高精度光機(jī)電多軸協(xié)調(diào)控制技術(shù)、三維動態(tài)掃描振鏡及控制技術(shù)、激光參量監(jiān)測及穩(wěn)定性控制等關(guān)鍵技術(shù)，形成超快飛秒激光彩色微條紋制備工藝數(shù)據(jù)庫，集成開發(fā)精密制造裝備。 一、項(xiàng)目分類 關(guān)鍵核心技術(shù)突破 二、成果簡介 飛秒激光金屬表面彩色微條紋全息精密制造裝備開發(fā)，突破金屬表面各類微條紋結(jié)構(gòu)精密加工需求，實(shí)現(xiàn)視覺上多層次、多區(qū)域幻彩效果顯示；相較于傳統(tǒng)顏料制備彩色條紋，采用激光制備技術(shù)的金屬表面彩色視覺效果依賴于表面微納米結(jié)構(gòu)，不會因金屬表面氧化改變顯示效果，也不存在掉色等現(xiàn)象，更具有使用價(jià)值，非常適用于3C、金屬模具加工、紀(jì)念幣、珠寶制造以及特殊信息存儲和防偽等領(lǐng)域。 本成果以飛秒激光作為加工光源，研究飛秒激光束流作用下材料表面微結(jié)構(gòu)及彩色視覺效果形成機(jī)制，建立飛秒激光彩色微條紋制備理論模型；協(xié)同攻克高精度光機(jī)電多軸協(xié)調(diào)控制技術(shù)、三維動態(tài)掃描振鏡及控制技術(shù)、激光參量監(jiān)測及穩(wěn)定性控制等關(guān)鍵技術(shù)，形成超快飛秒激光彩色微條紋制備工藝數(shù)據(jù)庫，集成開發(fā)精密制造裝備。技術(shù)優(yōu)勢體現(xiàn)在： （1）采用高精密電機(jī)控制偏振態(tài)鏡片旋轉(zhuǎn)掃描裝置，同步實(shí)現(xiàn)激光加工參數(shù)、光束角度線偏振與圓偏振鏡片精密偏擺控制，突破光束偏振態(tài)多維調(diào)控，形成精密激光加工工藝數(shù)據(jù)庫； （2）配套國產(chǎn)飛秒激光器，由激光器性能優(yōu)化角度改善激光加工效果，于激光器內(nèi)部實(shí)現(xiàn)脈沖調(diào)制，減少外部控制環(huán)節(jié)； （3）基于自主開發(fā)的控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)工藝參數(shù)到控制系統(tǒng)集成，簡化操作以提高加工效率；滿足根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求實(shí)現(xiàn)特定功能開發(fā)。

?????????NMT和激光共聚焦技術(shù)的比較（1）什么是激光共聚焦激光掃描共聚焦熒光顯微鏡（laser?scanning?confocal?microscopy,?LSCM）是一種利用計(jì)算機(jī)、激光和圖像處理技術(shù)獲得生物樣品三維數(shù)據(jù)、目前最先進(jìn)的分子細(xì)胞生物學(xué)的分析儀器。???????????????????主要用于觀察活細(xì)胞結(jié)構(gòu)及特定分子、離子的生物學(xué)變化，定量分析，以及實(shí)時(shí)定量測定等。其不僅可以得到非常清晰的熒光圖像，進(jìn)行多重?zé)晒鈽?biāo)記的定位和定量分析，還具有圖像三維重建、熒光共振能量轉(zhuǎn)移譜測定，甚至膜電位測定等功能，成為生命科學(xué)研究的重要技術(shù)手段。（2）激光共聚焦的局限隨著激光共聚焦技術(shù)應(yīng)用范圍的擴(kuò)大，其在研究中的局限性也逐漸突顯。激光共聚焦技術(shù)主要采集的是生物樣品內(nèi)部的離子分子信息，這些離子分子信息的改變既可能源于樣品內(nèi)部離子/分子源的變化，也可能源于樣品內(nèi)外的離子/分子交換。這兩種離子/分子變化過程是由完全不同的生命機(jī)制引發(fā)的。這要求研究者必須通過其它實(shí)驗(yàn)結(jié)果，才能得出相對準(zhǔn)確的結(jié)論。若單純用激光共聚焦數(shù)據(jù)作為檢測或診斷標(biāo)準(zhǔn)，往往面臨較大的假陽性風(fēng)險(xiǎn)。（3）NMT對比激光共聚焦相同點(diǎn):?實(shí)時(shí) 動態(tài) 數(shù)據(jù)可視化 測定游離的離子區(qū)別:??(1)激光共聚焦技術(shù)?使用染料和激光光源??需要標(biāo)記 ??????????????? 熒光易發(fā)生淬滅 ??????????????? 測量時(shí)間短 ??????????????? 半活體（有損傷） ??????? 檢測內(nèi)部的離子濃度變化 ??????? 測定種類較少，依賴于染料??????? 測量材料不能太大，以細(xì)胞為主??? 只能同時(shí)測定一種離子 ???????????????(2)?非損傷微測技術(shù)????????使用電極或者傳感器????????無需標(biāo)記????????電極或者傳感器穩(wěn)定????????測量時(shí)間可短，可長????????近似活體或者完全活體（測定無損傷）????????檢測跨膜的離子流速以及外部的離子濃度????????測定種類多，可測Na+，K+，NO3-，O2等????????測量材料不限，從細(xì)胞到整體都可以測量????????可以同時(shí)測定兩種離子結(jié)合 共同使用，實(shí)現(xiàn)內(nèi)外兼測

研發(fā)生產(chǎn)的半球諧振微陀螺、圓盤多環(huán)微陀螺等10多款高性能、小尺寸、高可靠性MEMS微慣性傳感器，達(dá)到慣性級，在微小衛(wèi)星、微航天器等場合極具應(yīng)用潛力。與傳統(tǒng)的微陀螺相比，該陀螺無運(yùn)動部件，抗沖擊性更好；同時(shí)該陀螺可以采用角速度檢測和角速度積分檢測兩種工作模式，極大的提升了其應(yīng)用場合與范圍。

開發(fā)了一種新型微流控注射器“濾頭”，通過簡單將樣品注入濾頭即可實(shí)現(xiàn)微粒的“片上濃縮”

成果簡介將微熱管陣列式平板熱管技術(shù)應(yīng)用于供暖散熱器，從根本上解決了傳統(tǒng)供暖鑄鐵散熱器和當(dāng)前流行的鋼制及銅鋁復(fù)合型供暖散熱器的金屬熱情度低、耐腐蝕性差等技術(shù)瓶頸，提高供暖散熱器的熱效率，降低消費(fèi)者的日常使用成本，同時(shí)進(jìn)一步改善產(chǎn)品的使用性能。這種外形更加小巧精致、集熱效率特別好的新型產(chǎn)品可以讓消費(fèi)者自行選擇安放空間，實(shí)現(xiàn)一定程度的個性化。全新微熱管陣列式平板技術(shù)將是新型高效供暖散熱器發(fā)展的核心，在中國目前的整合產(chǎn)品，銷售、服務(wù)的大背景下，可以預(yù)期，新型供

指甲尺度撲翼微飛行器采用MEMS技術(shù)。研究涉及高性能仿生材料、高能量仿生肌肉、高效率仿生機(jī)構(gòu)、高魯棒性仿生控制系統(tǒng)，昆蟲尺度高機(jī)動仿生飛行的概念設(shè)計(jì)，平面轉(zhuǎn)立體智能復(fù)合材料的疊層制造，左右翅膀劈裂控制以及撲翼飛行的高升力、高機(jī)動性和高穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)。 上海交通大學(xué)目前研發(fā)的指甲尺度撲翼微飛行器，重100mg以下，翼展30mm左右，拍打角度120-140°，拍打頻率80-100HZ，實(shí)現(xiàn)了指甲尺度首次成功起飛，填補(bǔ)了國內(nèi)的空白。研究成果已申請或授權(quán)了17項(xiàng)國家發(fā)明專利和3項(xiàng)軟件著作權(quán)。 指甲尺度撲翼微飛行器，尺度微小、隱蔽性好、機(jī)動靈活，具有自主飛行、攜帶任務(wù)載荷執(zhí)行特定任務(wù)、通信及傳輸信息等基本特征，能夠完成常規(guī)飛行器或大翼展撲翼機(jī)無法完成的工作，可以像昆蟲一樣超低空飛行、靈活機(jī)動地進(jìn)行偵察和搜索，在狹窄空間、復(fù)雜地形高效機(jī)動地執(zhí)行危險(xiǎn)任務(wù)，在軍事偵查、搜索與營救、危險(xiǎn)環(huán)境探測、監(jiān)視、電子干擾、以及行星探測等軍事和民用領(lǐng)域具有不可估量的應(yīng)用潛力

針對我國在軍事、工業(yè)等領(lǐng)域?qū)Ω咝阅堋⑿〕叽纭⒏呖煽啃訫EMS微慣性傳感器日益迫切的需求，上海交通大學(xué)自2001年起就開展基于MEMS技術(shù)的微慣性傳感器的研究，已成功研制十余款傳感器樣機(jī)，在研的半球諧振微陀螺、圓盤多環(huán)微陀螺等預(yù)期體積小于1cm3，成本低于50美元，功耗低于100mW，有望達(dá)到慣性級，在微小衛(wèi)星、微航天器等場合極具應(yīng)用潛力。與傳統(tǒng)的微陀螺相比，該陀螺無運(yùn)動部件，抗沖擊性更好；同時(shí)該陀螺可以采用角速度檢測和角速度積分檢測兩種工作模式，極大的提升了其應(yīng)用場合與范圍，特別適合在高G環(huán)境下進(jìn)行空間位置測量、導(dǎo)航與姿態(tài)控制等。此外，其在消費(fèi)電子市場以及汽車市場也擁有這巨大的應(yīng)用空間，如手機(jī)、游戲機(jī)等手持電子設(shè)備的姿態(tài)控制系統(tǒng)，照相機(jī)、攝像機(jī)的穩(wěn)定電子平臺，汽車的防翻車預(yù)警系統(tǒng)等。。相關(guān)研究內(nèi)容作為重要組成部分曾獲省部級及以上獎勵多次，授權(quán)發(fā)明專利幾十余項(xiàng)，微陀螺方面的專利國內(nèi)第一，國際第二，發(fā)表SCI/EI等論文幾十篇。

技術(shù)優(yōu)勢: 1）輸出功率：>200瓦連續(xù)波輸出； 2）輸出波長：在1900 nm -2050 nm范圍內(nèi)，波長任選； 3）中心波長定位誤差：±0.5 nm； 4）波長線寬：小于0.05nm； 5）波長精細(xì)調(diào)諧范圍：±0.5 nm；（高精度） 技術(shù)能力： 1）能夠提供1-200瓦全光纖2μm光纖激光器的可靠技術(shù)解決方案； 2）能夠提供50-200瓦2μm光纖激光器的技術(shù)解決方案； 3）能夠提供1-200瓦窄線寬、可調(diào)諧連續(xù)波2μm光纖激光器的技術(shù)解決方案； 4）能夠提供1-20瓦2μm波長的納米/皮秒高能脈沖激光器的可靠解決方案。 主要應(yīng)用領(lǐng)域： 1）工業(yè)加工領(lǐng)域 由于許多透明有機(jī)材料在2 μm 附近有較強(qiáng)的吸收，直接利用激光對其進(jìn)行切割、熔接和雕刻處理可以避免使用有毒添加劑，這在醫(yī)療器械制造領(lǐng)域具有獨(dú)特的優(yōu)勢，也簡化了加工工藝。    2）醫(yī)療應(yīng)用領(lǐng)域 由于人體組織中的水對2 μm激光有很強(qiáng)的吸收，激光的滲透深度小，手術(shù)創(chuàng)口區(qū)的破壞小；另外，2 μm波長激光器的特殊凝結(jié)作用，可以減少手術(shù)時(shí)的流血。大量實(shí)驗(yàn)研究表明，2 μm高功率摻銩光纖激光器是軟/硬組織外科手術(shù)的優(yōu)良候選光源，可以廣泛應(yīng)用于高精確的組織切除手術(shù)、眼科手術(shù)和牙科手術(shù)。    3）軍事應(yīng)用領(lǐng)域 2 μm波長位于損耗較低的“大氣窗口”，在大氣中的傳輸能力遠(yuǎn)高于短波長激光；同時(shí)也位于人眼安全波長范圍，使其在對人眼安全要求較高的自由空間光通信領(lǐng)域極具應(yīng)用潛力，也是激光雷達(dá)等精密空間探測裝置的理想光源，更符合軍方的需求；此外，2 μm激光通過光學(xué)非線性轉(zhuǎn)換可以產(chǎn)生3~5 μm的中遠(yuǎn)紅外激光，而后者是光電對抗中最重要的大氣窗口，在軍事戰(zhàn)略上具有重要意義。