世界能源和环境问题的日益严峻使人类对可再生能源和清洁能源的利用空前关注，太阳能的热利用便是可再生能源利用的良好途径。传统的太阳能热利用以家庭方式为主，存在诸多发展限制，因而发展规模化的太阳能热利用技术是未来太阳能利用的趋势。太阳能规模化热利用的最大障碍是其获取受制于气候因素，不能全天候稳定供热，因而必须寻求可靠、经济、环保的辅助能源，以实现热量的稳定供给。燃煤、燃油、燃气、电热等辅助供热方式均存在经济性、环保等限制因素，难以较好地满足使用要求。本项目以高效、环保的空气源热泵技术作为太阳能系统的辅助热源，开发出了『模块化太阳能热泵中央热水系统』成套产品，有效解决了传统太阳能规模化热利用的不稳定及经济性双重瓶颈问题，实现了全天候稳定供热。本产品是一种综合利用太阳能和空气热能，生产和供应50～60℃生活及生产用热水的集中供热成套装置，主要用于宾馆、酒店、健身房、营业性洗浴场所、厂矿和学校集体宿舍、住宅小区等的24小时生活热水集中供应，以及食品、医药、轻纺、化工等生产过程的产品预热或包装洗涤等热水供给。该装置的能量来源约为太阳辐射70％、空气热能20％，电能10％，年综合能效比高达8～12。

海尔集团热水器公司，从1986年生产中国第一代电热水器开始，已经成为海尔集团发展最快、专业设计制造热水器产品的大型骨干企业之一。在全球拥有四大生产基地，分别位于青岛经济技术开发区海尔工业园、武汉海尔工业园、青岛胶南海尔工业园和重庆海尔工业园。现已成为年生产力500万台、远销全球40多个国家、拥有全球2000多万用户的亚洲最大的热水器生产基地。公司主要设备从德国、意大利、日本等国引进，很多设备具备了网络化的特点，可以实现远程控制。公司产品包括电热水器、燃气热水器、燃气两用采暖炉、太阳能热水器、软水机、净水机等12大系列500多种规格品种的产品。 海尔热水器主要技术从国外引进，经过消化吸收、自主创新，已经在全球热水器技术领域遥遥领先。企业先后主导制定了储水式电热水器安全标准、储水式电热水器性能标准、储水式电热水器安装规范等多项国家标准。在燃气领域，海尔也成为家用快速燃气热水器、家用两用燃气采暖炉、冷凝式燃气热水器国家标准的编制单位。2007年12月，海尔“防电墙”技术提案被国际电工委员会（IEC）采纳，成为国际标准，成为国际热水器行业第一个由中国企业制定的国际标准，标志着海尔热水器技术已经达到国际领先水平。 2008年，海尔热水器公司成为奥运会帆船赛火炬燃烧系统制造商。在行业内，公司是中国家用电器协会副理事长单位、中国家用电器协会电热水器专业委员会会长单位、中国五金制品协会副理事长单位。通过不断创新来满足消费者的需求，根据中怡康市场研究公司调查，海尔热水器已经连续13年市场占有率遥遥领先。 承接海尔集团“全球最佳美好住居解决方案服务商”的品牌战略，热水器公司提出了做“全球最佳用水解决方案服务商”的战略方针，通过技术创新、产品创新、服务创新满足消费者个性化的需求，引领行业潮流，主导市场发展方向。

有机相变蓄能复合材料是由有机相变材料（如石蜡）和高分子支撑和封装基体组成的复合材料，通过有机相变材料的固-液相变储存或释放热量。由于高分子材料的微封装和支撑作用，使得分散于其中的有机相变材料发生固液相变时仍能保持原有形状。该类材料有以下特点：  无需外部封装，可直接使用；  相变前后材料能保持其形状和强度；  材料的导热系数可在一定范围内调节，对外界温度变化响应及时；  材料具有良好的阻燃特性。  应用前景广阔，包括但不限于太阳能储存、建筑节能、冷热防护、电子元器件温度管理、低温储存、电力调峰、工业余热回收利用、智能服装等领域 本课题组还开发了有机相变蓄能复合材料的连续生产设备和生产工艺，已实现小批量连 续示范生产。 随着我国经济发展和人民生活水平的提高，我国建筑面积增长迅速，相应地，建筑能耗也大幅度增长，到 2020 年预计将占社会总能耗的 1/3。因此，在国务院发布的《能源发展战略行动计划（2014-2020 年）》中，节能的绿色建筑已被列为重点发展领域。本项目开发的有机相变蓄能复合材料可以充分利用太阳能和谷电等自然和低价能源，通过光热转换和电热转换来实现建筑采暖。太阳能具有不连续和不稳定的问题，存在供给和需求不匹配的矛盾。有机相变蓄能复合材料可以将太阳能蓄存起来，在需要时释放，从而解决这些问题。在采用分时电价的地区，还可以利用有机相变蓄能复合材料进行谷电蓄能采暖，平抑峰谷差。通过充分利用清洁的可再生能源，降低建筑运行能耗，节省运行开支，减少环境负担

本发明公开了一种基于磁场触发的超晶格相变单元的逻辑门电 路，包括磁场发生模块，超晶格相变模块、分压电阻以及可控开关元 件；通过给超晶格相变模块施加脉冲磁场与电压脉冲来控制其阻态切 换；分压电阻与超晶格相变模块连接，其连接点作为逻辑门电路的输 出端；可控开关元件设于超晶格相变模块与分压电阻之间的连接线上； 通过闭合可控开关元件，在超晶格相变模块施加高电压或低电压脉冲 信号实现逻辑写入；通过断开可控开关元件，在逻辑门电路的输出端 读取逻辑运算结果；可实现与、或、非、或非、与非、同或、异或、 蕴涵、逆蕴涵

本发明公开了一种相变存储器单元 SPICE 模型系统，包括：单 元电阻模拟模块，用于模拟相变存储器单元电阻；温度计算模块，用 于针对施加的连续脉冲序列，计算每个脉冲信号结束时刻考虑脉冲信 号下热量积累效应的存储器单元相变层温度；晶化速率计算模块，用 于计算单位时间内发生晶化的相变层体积；非晶化速率计算模块，用 于计算单位时间内发生非晶化的相变层体积以及相变模块，用于选择 晶化速率或非晶化速率计算非晶化率。本发明还公开

气体水合物相变蓄冷技术是一种新型的节能环保蓄冷技术，利用制冷剂水合物相变潜热储存能量，可将富余能量储存起来，然后在用能峰期将能量释放出来，在工业与民用建筑、空调、冰箱的节能中有重要应用价值。此研究项目基于溶液热力学和晶体生长理论，将常压下为液相制冷剂制备为热力学稳定的纳米制冷剂水合物相变蓄冷材料，将改变目前普遍利用机械力或外场等使水相和制冷剂相混合的方法，比传统蓄冷剂具有热力学性质稳定、反应速率快、制备简单、使用方便、蓄冷效率高的优点。

Ø  成果简介：利用取之不尽的太阳能实现民用炊事，是人们多年来的愿望。现虽有直接反射聚焦的太阳灶可用于烹饪方面，但它需要用户直接在阳光下操作，并需要及时跟踪太阳的运动轨迹，否则不能得到聚焦良好的光斑，由此给用户带来的极大不便，限制了此类装置的推广应用。本项目设计的光导聚能高温相变储能室内太阳炉利用经过特殊设计的光漏斗将太阳光收集并导入储能器中，将小通量的太阳光能，经累积产生高温热能，并在储能器中实现高温相变储存，储存温度大于180℃。需要炊事时将所储存的热量传递给储热体盘管内的导

本发明公开了一种基于数字双向脉冲对相变存储单元非晶态和 晶态剪裁的方法，通过在相变存储单元的两个电极上分别施加不同极 性的 RESET 脉冲和 SET 脉冲，使得相变存储单元中非晶化区的体积 在脉冲调制作用下发生变化，形状近似为圆柱体；通过对两个电脉冲 的幅值、宽度、间隔和极性进行调节，使得相变存储单元的电阻与脉 冲调制方式呈线性关系。本发明采用不同极性的 RESET 脉冲和 SET 脉冲分时或同时施加在相变存储单元

本发明公开了一种基于相变存储器的非易失性逻辑门电路，包 括第一相变存储器、第二相变存储器、第一可控开关元件和第一电阻； 第一相变存储器的第一端作为与门电路的第一输入端，第二相变存储 器的第一端作为与门电路的第二输入端；第一可控开关元件的第一端 与第一相变存储器的第二端连接，第一可控开关元件的第二端接地； 第一电阻的一端与第二相变存储器的第一端连接，第一电阻的另一端 接地；第二相变存储器的第一端作为与门电路的输出端。本

现阶段所设计的存算一体器件单元结构如图 1 所示： 器件的基本结构由波导和功能层（由下到上分为加热层、电极层、保护层、相变材料（硫系化合物）层）所构成。拟通过在当前流行的绝缘层上硅(SOI)光子平台上集成四氮化三硅光波导的方式实现器件的光学读取功能，即在非常厚的硅衬底层上生长一层绝缘层二氧化硅和波导层，然后在基片上通过光刻、显影、刻蚀等工艺制备四氮化三硅波导。功能层主要用于实现器件的电学写入功能。加热器层的主要用途是与相变材料层形成电接触，通过较小的接触面积使接触处的热量集中，从而可以在较小的电压或电流下使相变材料发生相变。因此需要加热器层具备较好的导热和导电性能，同时在近 C 波段具有较低的光损耗，可采用石墨烯。电极层可用于提供相变材料器件单元所需要的编程电脉冲。当前拟采用硒掺杂的相变材料合金（如 GSST）作为器件的核心功能层的相变材料。该材料在通信/非通信波段显示了极低的光损耗和更高的品质因数，且相变前后在通信 C 波段具有足够大的光学常数反差，可在更恶劣的高温环境下进行操作，适用于硅基光子器件应用。 采用的主要技术手段包括： ① 依托于相变材料的电致和光致相变特性，通过电学编程、光学读取的方法实现器件的存储、算术运算和逻辑运算功能：  存储功能的实现：拟利用相变材料晶态低透过率和非晶态高透过率分别代表二进制中的‘1’和‘0’，实现数据存储（编程）功能。例如在电极两端施加合适的电脉冲，所产生电流流经加热层时，生成的热量主要集中在加热层和相变材料层接触处，使得接触处的相变材料发生相变，实现存储功能。在完成上述编程操作后，从器件波导输入端输入读取连续光。由于相变材料功能层对光强的吸收能力在编程和非编程区域间存在着显著的差异，因此当输入光经过波导后，其能量会因为相变材料编程区域的吸收而发生改变，进而显著改变输出光强能量。所以通过测量输入输出光强的能量之比（即透过率），可实现对先前编程区域的读取。  算术和逻辑功能的实现：通过调整编程电脉冲的幅度和宽度可以动态调控相变材料的相变程度，使得器件的中间透过率值可用于代表不同的数值，实现多级存储功能。所以拟采用输入脉冲数量对应加数的方法实现标量加法计算。同时由于所设计器件的读取连续光输出功率可视为读取连续光输入功率和器件透过率的乘积，因此可采用将输入功率和透过率作为被乘数和乘数的方法实现基本乘法运算。除此之外还可以将器件功能层的初始状态设置为非晶相，把晶化脉冲幅值和不足以产生晶化的脉冲幅值分别作为输入逻辑‘1’和‘0’；同时设定一个判定阈值并与编程后器件透过率的变化率进行对比，把高于和低于阈值的透过率变化率分别作为输出逻辑 ‘1’和‘0’；通过合理选择编程脉冲有望实现各种逻辑功能输出。 ② 基于器件透射率可调特性验证其实现神经突触的可行性。并依托所设计人工突触构建人工神经网络芯片，实现图像、语音和文本识别功能：  突触可塑性是大脑记忆和学习的神经生物学基础，也是人工类脑器件需要实现的首要功能。为实现突触可塑性，拟把相变材料和波导之间的耦合区域视为仿生神经突触，左右两端电极分别代表突触前和突触后，分别施加在两端电极上的电脉冲则作为突触前和突触后刺激。通过调节从左右两端电极输入耦合区域的电脉冲时间差对耦合区域的光透过率进行连续调控，进而依托于上述存算理论模型和实物器件仿真和实验实现仿生神经突触的脉冲时序依赖可塑性（Spike-Timing-Dependent-Plasticity, STDP)。  将不同波长的光脉冲序列输入所设计的突触单元, 经过相变材料的作用，脉冲强度发生变化，对应于乘法器。进而借助于微环结构，将不同波长的脉冲导入进同一波导中，该功能类似加法器。相加后的脉冲光强较小时，读取光与微环发生共振，在输出端口没有光强输出。当光强达到一定的阈值后，读取信号不再和微环发生共振，而是传播到输出端口。这一过程类似神经元脉冲信号的激发，实现了非线性激活函数的功能。利用上述的单个神经元结构，验证其监督式机器学习和非监督式机器学习。对于监督式机器学习，权重的数值通过外部管理器设置；对于非监督式机器学习，不再需要外部管理器来设置权重值，而是通过输出光脉冲进行反馈控制，调整权重值。在单个神经元结构的基础上，更复杂的光学脉冲神经网络结构，证明该结构的可扩展性。拟设计的神经网络中的每一层结构包括三个功能单元，即收集器、分发器和神经突触结构。收集器将上一层不同波长的光脉冲信号收集到同一根波导中，分发器将光脉冲分发给多个神经元，神经突触结构则产生光脉冲信号，输入给下一层结构。基于上述结构实现图片、语音和文本的识别。 创新性分析：①首次研究了一款基于“电学编程、光学读取”模式的光电混合存算一体化器件。与传统电学存算一体化器件相比,拟研发的器件可以进行长距离的信息传输，具有传输带宽高、信号间延迟低、损耗低、抗干扰、集成密度高等优点。②采用硒(Se)掺杂的相变材料作为存算一体化器件的核心功能材料。与采用其他相变材料的存算一体器件相比，以硒参杂的相变材料作为功能材料的存算一体器件有望展现出极低的光损耗。③提出了一种基于“电学脉冲刺激、光学权重调节”的人工神经突触。该突触器件有望成为未来通用型人工神经突触，填补了光电混合型人工突触的技术空白。 先进性分析：①所提出的光电混合工作模式使得该存算一体化器件不但具有传统集成电路的高密度特性，且兼具光通信技术的宽频带、低延迟、抗干扰的优越性能。②所采用硒参杂的相变材料不但继承了传统材料具有的快速相变转化速度、低功耗和稳定性强等特性，且本身在通信波段非晶态透明的同时还保持了相变前后足够大的光学性能差异的特点。③所设计的突触继承了人工电子突触和全光突触的优点，具有高集成度、低功耗、超快响应时间、稳定性强等优点。 独占性分析：根据已取得成果正在撰写专利，以获得该关键技术的独有权。