太阳能作为一种洁净和相对易于获取的能源在未来的动力产品中将占有越来越大的比份。如何发展高光电能量转换效率、高可靠性和低成本的太阳能电池是目前太阳能利用领域所面临的关键问题。相对于第一代和第二代太阳能电池(转换效率<<50％)，各国科学家纷纷研究不同的应用于第三代太阳能电池的新材料和新结构，目标是使光电转换效率大于5 0％。近年来，一种具有微、纳米量级特殊结构的光伏材料成为太阳能电池的研究热点。利用飞秒脉冲激光在极短的持续时间内激发出极大的峰值能量，其在硅片的相互作用过程中具有很强的非线性效应，聚焦烧蚀硅表面很小的一块面积，形成规则排列的微纳米结构。这种微纳米结构由于表面积增大，对入射光波有很大的吸收，且对光的敏感性提高了数百倍，这些性质对我们提高光电转换效率具有很大的指导意义。这种材料与本底未处理材料的性质相比，材料带隙减小，对光的敏感性提高了数百倍，这使得其对波长为250—2500 nm的入射光波有大于90％的吸收；另外，黑硅比传统材质的硅的比重低。这些奇特的光电和物理性质能进一步提高太阳能电池的光电转换效率。根据光吸收效率，激子光量子效率，化学电势效率以及填充因子计算总的光电转换效率，普通硅基太阳能电池光电转换效率只有1 5％，而基于微纳结构光伏材料的太阳能电池转换效率可望达到50%-60%。 针对国民经济可持续发展在太阳能光伏技术方面的重大需求，发展利用超短脉冲激光制备具有优异光电转化效率的微纳结构光伏材料的新方法，以及通过探测光伏材料中非平衡载流子的能带结构及微分负电导等特性，探知光伏材料的光电转换效率，从而筛选出转换效率较高的微纳结构光伏材料，最终在发展新型、高效太阳能电池的新原理和新技术方面取得创新性突破，为我国研发具有自主知识产权的高效第三代光伏电池打下坚实基础。

拥有人工微结构科学与技术协同创新中心、固体微结构物理国家重点实验室、半导体节能器件及材料国家地方联合工程中心以及江苏省光电信息功能材料重点实验室等科研平台，在硅基纳米结构材料与性能调控，硅基光子学器件和新型能源器件等基础研究领域具有很强的影响力。近年来，在硅基太阳能电池片研发及其新型结构材料在电池片上应用等方面开展了全方位的研究，承担完成了国家重点基础研究发展计划课题和国家自然科学基金重点项目等相关课题的研究。提出了渐变带隙的纳米硅量子点电池结构，利用渐变带隙进一步拓宽电池的响应光谱范围，发展了包

"近年来，锂离子电池在智能电网、航空航天和军事储能等高能耗新能源领域的应用不断扩展，现有商用正极材料体系（包括层状结构的镍钴锰酸锂、尖晶石结构的锰酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂）的实际比容量已经接近各自的理论极限值，无法满足日益增长的能量密度需求。富锂锰基正极材料不仅具有高的比容量（250 mA h/g）和能量密度（1000 Wh/kg），而且其较低的钴和镍含量能够有效降低电池的成本。 本项目主要通过构筑缺陷来增强富锂锰基正极材料的电化学性能，实现高的首圈库伦效率、倍率性能和循环稳定性，提升富锂锰基正极材料整体性能，为其商业化应用打下基础。 "

近年来，锂离子电池在智能电网、航空航天和军事储能等高能耗新能源领域的应用不断扩展，现有商用正极材料体系（包括层状结构的镍钴锰酸锂、尖晶石结构的锰酸锂和橄榄石结构的磷酸铁锂）的实际比容量已经接近各自的理论极限值，无法满足日益增长的能量密度需求。富锂锰基正极材料不仅具有高的比容量（250 mA h/g）和能量密度（1000 Wh/kg），而且其较低的钴和镍含量能够有效降低电池的成本。本项目主要通过构筑缺陷来增强富锂锰基正极材料的电化学性能，实现高的首圈库伦效率、倍率性

项目简介本项目提出一种微纳结构光纤的制备方法和方案，可以实现光在微纳光纤中稳定传 输，并克服了微纳光纤在封装上的困难，所提出的微纳光纤制备工艺实现将对微纳光纤 的制备与封装结合，有效避免了由普通光纤直接拉锥制备微纳光纤存在的微纳光纤区机 械性能差、结构不稳定、易受外界环境干扰等缺点。制备完成的微纳光纤还可通过毛细 管将特殊的气体、液体或固体材料填充进石英管内，从而形成特殊包层结构的微纳光纤。 为基于微纳光纤在高非线性效应、超连续谱生成、超灵敏度光传感等应用提供理想的解 决方案。 相关研

随着支配半导体技术数十年的摩尔定律日益接近其发展极限，多种功能器件集成被认为是超越摩尔定律延续集成电路发展进程的重要途径之一，这就需要能够满足多种功能器件高密度集成的制造技术。多元兼容集成制造技术就是为此而开发的，该技术通过在更大范围内优选结构/功能材料组合，开发异质集成制造工艺，大大拓展了功能微器件创新设计和制造的腾挪空间。经过多年探索，目前已形成了涵盖金属、聚合物、陶瓷、复合材料的MEMS异质异构制造技术体系，并在多种类型功能器件研发中发挥了关键作用，初步展现了其基础性支撑作用，相关技术获得2016年度上海市技术发明一等奖。 微系统集成发展趋势 多元兼容集成制造技术  获奖情况 上海市技术发明一等奖2016年团队获奖 国家技术发明二等奖2008年 上海市技术发明一等奖2007年 超薄超快高热流密度微通道散热器 上海交通大学团队在长期研究经验和技术积累基础上，创造性地提出了不同高热导率材料组合构造的复合结构微通道散热器设计方案，并基于多元兼容集成制造技术完成了多种尺寸样品研制，其中，热源面积与常用功率芯片尺度相当的超薄散热器冷却能力达到800W/cm2以上，在保留传统微通道散热器良好系统兼容性和适用性的基础上达到了相当高的散热能力水平，为解决高功率芯片系统超高热流密度散热问题提供了一个深具可行性的解决方案。 高温薄膜温度传感器研究  发动机燃烧室等极端恶劣环境下（高温、强振动、强腐蚀等）的工作参数现场监测对传感器技术是严峻挑战，国内外研究广泛。交大团队基于特种材料微纳集成制造技术的长期积累，在高温绝缘薄膜材料、多层薄膜应力调控、曲面图形化和高温敏感介质等技术上取得了一定突破，成功开发了多种可与现场结构共型的高温薄膜传感器，具有体积小、环境扰动小、响应快、灵敏度高、可分布式安置等优点，该团队已经掌握了温度、应力/应变、热流等多种高温状态参数测量技术，适用温度在800-1300℃之间。 薄膜绝缘电阻随温度的变化及测试结构 高温薄膜温度传感器制造及曲面图形化技术 薄膜温度传感器在发动机不同部位测温需求 无线温度传感器测温系统 高性能转接板 基于转接板的多芯片封装是2.5D高密度集成最具可行性的方案之一。但是传统的硅转接板性价比不高，阻碍了广泛应用。上海交大团队基于非硅微加工技术的长期积累，突破了硅转接板绝缘层完整性和再分布层热隔离的难题，成功研制了漏电流极低的低成本高性能硅转接板。此外，还开发了复合材料非硅转接板，TCV陶瓷转接板，TGV玻璃转接板等各种三维封装基板，实验室能够针对不同类型器件三维高密度封装的具体要求，定制开发不同功能的专用转接板，为多功能、高密度、高功率、低成本封装提供个性化解决方案。 TSV-3D 高密度封装概念图  金属-聚合物-纳米复合材料非硅基转接板实物图片

项目成果/简介:随着支配半导体技术数十年的摩尔定律日益接近其发展极限，多种功能器件集成被认为是超越摩尔定律延续集成电路发展进程的重要途径之一，这就需要能够满足多种功能器件高密度集成的制造技术。多元兼容集成制造技术就是为此而开发的，该技术通过在更大范围内优选结构/功能材料组合，开发异质集成制造工艺，大大拓展了功能微器件创新设计和制造的腾挪空间。经过多年探索，目前已形成了涵盖金属、聚合物、陶瓷、复合材料的MEMS异质异构制造技术体系，并在多种类型功能器件研发中发挥了关键作用，初步展现了其基础性支撑作用，相关技术获得2016年度上海市技术发明一等奖。微系统集成发展趋势多元兼容集成制造技术 获奖情况上海市技术发明一等奖2016年团队获奖国家技术发明二等奖2008年上海市技术发明一等奖2007年超薄超快高热流密度微通道散热器上海交通大学团队在长期研究经验和技术积累基础上，创造性地提出了不同高热导率材料组合构造的复合结构微通道散热器设计方案，并基于多元兼容集成制造技术完成了多种尺寸样品研制，其中，热源面积与常用功率芯片尺度相当的超薄散热器冷却能力达到800W/cm2以上，在保留传统微通道散热器良好系统兼容性和适用性的基础上达到了相当高的散热能力水平，为解决高功率芯片系统超高热流密度散热问题提供了一个深具可行性的解决方案。高温薄膜温度传感器研究 发动机燃烧室等极端恶劣环境下（高温、强振动、强腐蚀等）的工作参数现场监测对传感器技术是严峻挑战，国内外研究广泛。交大团队基于特种材料微纳集成制造技术的长期积累，在高温绝缘薄膜材料、多层薄膜应力调控、曲面图形化和高温敏感介质等技术上取得了一定突破，成功开发了多种可与现场结构共型的高温薄膜传感器，具有体积小、环境扰动小、响应快、灵敏度高、可分布式安置等优点，该团队已经掌握了温度、应力/应变、热流等多种高温状态参数测量技术，适用温度在800-1300℃之间。薄膜绝缘电阻随温度的变化及测试结构高温薄膜温度传感器制造及曲面图形化技术薄膜温度传感器在发动机不同部位测温需求无线温度传感器测温系统高性能转接板基于转接板的多芯片封装是2.5D高密度集成最具可行性的方案之一。但是传统的硅转接板性价比不高，阻碍了广泛应用。上海交大团队基于非硅微加工技术的长期积累，突破了硅转接板绝缘层完整性和再分布层热隔离的难题，成功研制了漏电流极低的低成本高性能硅转接板。此外，还开发了复合材料非硅转接板，TCV陶瓷转接板，TGV玻璃转接板等各种三维封装基板，实验室能够针对不同类型器件三维高密度封装的具体要求，定制开发不同功能的专用转接板，为多功能、高密度、高功率、低成本封装提供个性化解决方案。TSV-3D 高密度封装概念图 金属-聚合物-纳米复合材料非硅基转接板实物图片知识产权类型:发明专利 、 软件著作权 、 集成电路布图设计技术先进程度:达到国内领先水平成果获得方式:独立研究获得政府支持情况:国家级

我国在太阳能电池领域内的整体技术水平与美国、德国、日本等发达国家相比还有相当大的差距。我国太阳能光伏技术的研究和开发工作绝大部分还处在跟踪或追赶发达国家的状态。真正属于我国光伏企业所自有的太阳能电池关键技术还不多。不少企业在国际光伏行业产品竞争中存在着由于生产技术水平低下而被淘汰的风险。 近几年来，我国第二代太阳能电池的理论和实验研究已经取得了长足性的进展，并处在一个由科研成果到产业化转变的关键阶段。但与此同时，我们也看到尽管薄膜电池在很大程度上解决了太阳能电池的成本问题，但是其效率却还相当低。本技术就是针对太阳电池的这一需求而发展的。   提高转换效率，最有效的办法是表面减反。表面减反包含两层意思，一是增透结构，即让光波从外界第一次遇到材料表面时光波从表面的反射尽可能少，二是陷波结构，即让光波在材料内部传输时光程尽可能大，从而被材料吸收的尽可能多。国际上近年对表面减反进行了诸多的探索，如L. L. Ma进行了变折射率多孔硅多层的减反表面研究，在3000-28000cm-1波段范围内实现了硅表面5%以下的反射。瑞士Paul Scherrer研究所的R.H. Morf设计了用于太阳能电池陷波的阶梯层叠的一维正弦衍射光栅结构。以上小组的研究都表明，合理设计和制备光伏材料表面的微纳周期结构，是一种非常有效地增加太阳能电池的太阳光能量利用率，大幅度提高太阳能电池的转换效率的技术方法。但以上的研究，都没有从同时考虑太阳光光波的自然光特性及宽角谱入射这两个特点入手在矢量衍射理论领域进行增透及陷波的设计。 本技术具体性能指标是： 1．硅表面自然光宽波段（300-2100nm）宽角谱（±30o）减反（R<2%） 2．陷波效率>1000%。

本发明公开了一种用于仿壁虎脚微纳分级结构的制造工艺，包括：S1、使用 LPCVD 设备在洁净的硅片上热生长一层 SiO2 薄膜；S2、 在有 SiO2 层的硅片表面旋涂光刻胶并进行光刻，制备出圆孔阵列图 形；S3、使用缓冲氢氟酸溶液对暴露出的 SiO2 进行刻蚀，将光刻胶上 的图形转移到 SiO2 层；S4、在样品表面镀一层 Cu 膜；S5、在丙酮或 乙醇中进行超声，通过溶脱剥离工艺去除表面的光刻胶及光刻胶表面 的 Cu；S6、利用 CVD-VLS 生长工艺，以上述工艺制备的 Cu 为催化 剂，以 SiCl4 为硅源，以 H2 为载气，生长 Si 微米线阵列；S7、在硅 线表面镀一层 Cu 膜；S8、利用 CVD-VLS 生长工艺，以 S7 制备的 Cu 膜为催化剂，以 SiCl4 为硅源，以 H2 为载气，在 Si 微米线表面生长 Si 纳米线。本发明提供的微纳分级结构中 Si 微米线的表面分布有 Si 纳米线，即一种仿壁虎脚微纳分级结构，为干性黏附材料的设计与制 造提供了一种解决方案。 

本发明公开了一种微纳波纹结构的制备方法，包括：(1)将静电纺丝高分子溶液加入注射泵的注射器，并充满与高压发生器正极相连的金属喷头；(2)在注射器金属喷头下方放置与高压发生器地级相连的金属阴极收集板，在收集板上放置柔性基材，控制高分子溶液以一定的速度流出，并带电形成射流；(3)移动金属收集板，使射流落在柔性基材上，即在整个基材上形成波纹结构。本发明还公开了利用上述方法制备的微纳波纹结构，实现该方法的装置及该方法的应用。本发明形成的纳米纤维图形，在弹性橡胶基材的伸缩时，可跟随弹性橡胶基材进行较大的变形而