透明、轻薄又可挠的染料敏化太阳能电池
「一片又一片、厚重的深蓝色面板，平躺在大太阳底下闪闪发光着」，这应该是大多数人对于太阳能电池最深刻的印象，而这些日常生活中常见的太阳能板们，就是当前太阳能电池产业中，发展最久、技术最成熟的「传统矽晶太阳能电池」。
多具串联的太阳能电池板。（Wikipedia，Supertekenterprises1 的作品，CC BY-SA 30）
除了广为人知的矽晶太阳能电池之外，近年来在太阳能电池界，「染料敏化太阳能电池」 (dye-sensitized solar cell, DSSC) 可谓是冉冉升起的未来之星，比起厚重、昂贵的矽晶太阳能电池，染料敏化太阳能电池（后文皆简称之为染敏电池）不仅相对便宜、结构简单，甚至可以做成透明、可挠式的模样！
来自国立中兴大学化学系的叶镇宇教授，是中国中国内研究染敏电池的顶尖学者，2011年时，他与国际研究团队合作，以紫质（porphyrin，卟啉）做为染料，研发出「YD」系列染料，将染敏电池的光电转换效率从 11% 提升至 123% ，研究成果已刊登于该年 11 月的《科学》。
2020 年时，叶镇宇与研究团队又发表了新一代的紫质染料「bJS」系列，比起上一代的「YD」系列染料光电转化效率又提高了 119％，刊登于 2020 年 11 月的《应用化学》期刊，并且被选为非常重要论文 (VIP, Very Important Paper) ，其重要性为该期刊前 5％ 的论文。
本次科技大观园特别采访叶镇宇教授，邀请叶教授与我们分享染敏太阳能电池的研发近况，带我们看见太阳能电池的全新样貌。
首先，叶镇宇指出，若太阳能电池想要产业化、维持商业运转的话，必须满足两个最基本的要求：高光电转换率，以及高稳定性。光电转换效率指的是该电池将光能转换成电能的能力，而稳定性则是电池的耐用程度。
矽晶 vs 染敏太阳能电池
传统矽晶太阳能电池主要应用于太阳直射的炎热户外，在室外有较佳的光电转换效率，此外，由于在阳光底下曝晒时，表面温度可高达摄氏五、六十度，因此太阳能电池的材料必须足够稳定，才可以在炎热的户外使用，以矽晶太阳能电池为例，寿命大约在二十年左右，有着很不错的稳定性。
而染敏电池并非专门用于在太阳直射的户外，染敏电池的稳定性并不高，主要应用于室内弱光、半户外。在室内弱光的条件之下，染敏电池的光电转换效率非常高，可以高达 30%。
虽然矽晶太阳能电池在户外的光电转换效率、稳定性目前都比染敏电池高，但矽晶太阳电池有着相当致命的缺点：太贵啦！此外，矽晶太阳能电池的制作过程相对复杂且精密，不仅需要高温、强酸、强碱的参与，结构也相对复杂，制作过程耗损的能量需要两到三年才可以平衡回来。
反之，染敏电池的结构非常简单，制程与成本也相对简便和便宜，在家里的厨房就可以完成，同时也是各国高中科展的常见主题，只要制作得当，亲手做的太阳能电池甚至可以驱动小马达、让小灯泡发亮，而且只需要短短六个月，就可以把消耗的能量「赚回来」！
此外，太阳能电池的污染议题也是大家关注的重点之一，矽晶太阳能不仅制程耗能、结构复杂，也会造成不少污染和废弃物，而染敏太阳能电池所需的染料非常少，只需要不到 10 奈米的薄薄一层，加上二氧化钛没有毒性、构造简单，污染程度远低于矽晶，是更「干净」的太阳能。
染敏太阳能电池的工作原理 染料敏化太阳能电池结构示意图。（陈祉云、李玉郎，2019）
染敏电池的组成成分包含染料、工作电极、电解液以及对电极。
以叶镇宇研究团队所使用的染敏电池为例，它的工作电极由二氧化钛的奈米颗粒组成，而二氧化钛的上面会吸附一层薄薄的染料，并透过这些染料来吸收太阳光。当染料照光后，染料的电子会从基态跃迁到激发态，这些电子有机会成为自由电子跑到二氧化钛，并随着连接二氧化钛的回路到对电极，再透过电解质接收电子发生还原反应。
不难想像，染料在染敏电池中扮演举足轻重的角色，如果染料设计得好，吸光范围大、吸光强度又强的话，就可以吸收比较多的太阳光，也比较可能达成较高的光电转换率。
整体而言，影响太阳能电池的光电转换效率因素有三个：电流、电压、填充因子。其中染料的吸光范围会影响电流，电解液可以增加电压，组装的技术与填充因子有关，若电流高、电压高、组装技术好，光电转换效率就会高，当前学术研究努力的方向，就是致力于找到提升电流与电压的方式与材料。
让电子乖乖顺着跑道跑的秘密！
在染敏太阳能电池中，若是电解液太靠近二氧化钛，二氧化钛上应该跑向对电极的电子，有可能会「逆流」跑向电解液，造成电荷再结合，就像是形成逆电流一样，浪费能量，并让电流、电压下降、降低光电转换效率，因此科学家们必须想办法阻止电子的「逆流」。
叶镇宇表示，由于电解液通常是带电荷的，就像是具备「亲水性」的特征一样，因此在 2011 年的研究成果中，叶镇宇与团队的「YD」系列染料，就是利用染料中的「长碳链」将染料设计成「疏水性」的，如此一来，当染料吸附在二氧化碳上之后，就像是在二氧化钛上面盖上一层油，如此一来，电解液和二氧化碳就不容易靠近，并且能抑制电子「逆流」，提高光电转换效率。
比起「YD」系列染料，2020 年的「bJS」系列紫质染料再度突破，将原本的长碳链数目增加至 2 倍，就像是把原本的一道栅栏变成两道栅栏，让电子更难反向偷跑，使光电转换效率更上一层楼。
染敏太阳能电池的应用
染敏太阳电池的主力战场在于室内的弱光，究竟为什么「室内版本」的太阳能电池这么值得令人期待呢？
大家不妨试想看看，未来，即将是 5G、物联网的时代，各式各样的物品都可能将需要连上网路、搭配不同的感应器，一栋建筑物里面甚至可能配有高达一万多个感应器，倘若每一个感应器都需要接电线、换电池，那一定会是一场大灾难！
然而，若染料敏化电池成功走向商业化，每一个感应器都可以搭配一个染敏电池、透过室内光自行发电，我们就会省去大幅的人力、时间成本，让将来的生活更加便利。
此外染敏电池具备「可挠性」，这种可以扭曲的电池不仅可以当作电子纸的能量来源，搭配纤维的材质后，甚至可以成为可携式电子装置的一部分！由此可知，轻薄可扭曲的太阳能电池，很有可能会成为科技时代的重要角色之一呢。
染料敏化电池未来也许可以当作电子纸的能量来源（pixabay）
目前染敏电池已经可以做得非常轻薄，以玻璃为材料时，厚度大约 05 公分，改以软板为材料的话，虽然光电转换效率会降低，但厚度可以达到 01 公分，更加轻盈，再加上染敏电池透明的、多彩的特性，以当前的技术，染敏电池已经可以制作成各式各样的「太阳能窗户」，更可以搭配不同颜色的染料，做出彩色的窗户拼贴艺术。也许，整座大楼的窗户都能发电的未来，真的不是梦！
染敏太阳能电池的未来
虽然目前染敏太阳能电池无法完全取代矽晶，无论是光电转换效率还是稳定性都有着很大的成长空间，但比起已经研究数十年矽晶，染敏太阳能电池还非常的「年轻」，具有相当的研究潜力，前景可期。
以现今的技术而言，染敏太阳能电池已经可以很有效率的在室内使用了，然而，在迈向商业化的道路上，染敏太阳能电池目前的价格尚有改善的余地，需要科学家持续研发以及相关产业推广，叶镇宇表示，自己非常期待当染敏电池价格与一颗小电池相当的那一天！
随着人们对互联网、物联网的认识的加深，追求更高品质的生活变成了大众的日常。特别是层出不穷的智能家居，各种各样的功能，简直夺人眼球，那么这么多智能家居产品中，到底有哪些可以帮助我们提高生活质量呢？
1、智能洗碗机
如果说有什么智能家居是明显可以提高生活质量的，方太三合一水槽洗碗机应该排名在第一位。就像它的广告语说的，不仅可以洗碗，还可以去果蔬农残。将水槽、洗碗机、果蔬净化机三种需求变成了一种产品。
而且洗碗机有高温蒸汽除菌和烘干技术，比起人力洗碗，一方面可以解放你的双手，另一方面也更干净便捷，大大的节省了你的时间，不用每天花费大半个小时在洗碗上了。
2、智能马桶盖
大妈们都疯狂抢购的智能马桶盖其实真的超好用哦！特别是三星，性价比和功能都没得说。座圈可以自动加热，如厕之后可以按摩清洗，还有专项女性清洗、清洗之后还可以暖风烘干。上厕所都变成了享受，洁净卫生，让人再也不想去外面上厕所了。
3、擦窗机器人
印象中最深的就是每年过年之前，家里都要提前进行大清扫。因为住在楼房，窗户就很难擦到外面的部分，因为没有专业设备和防护措施，窗户一般都是请专业人士来清理的，每年清理窗户都要好几百。
但是科沃斯有一款专门的擦窗机器人可以解决这个困扰，机器采用弓字路线进行清洁，全方面纵横覆盖，实现多面清洁，清洁的覆盖率更高。而且声音很小，就像是普通吹风机的声音。在平时，你也完全可以用它来清理窗户。
除了窗户玻璃，它还可以识别贴膜玻璃、大理石、无缝砖等材质，日常生活清理更方便。在这个时间就是金钱的时代，毫无疑问，这款产品值得我们使用。
4、智能灯光控制系统
家里的灯的开关一般是装在门口的，但是晚上睡觉的时候关灯就会不方便，而且起夜的时候还要摸黑去开灯，总是有点不方便。然而配备智能灯光控制系统，就可以完美解决这个问题，只需要手机或者一个总控制器就可以 *** 控灯光，在卧室可以随时将客厅的灯关掉，方便快捷。
因为市面上的智能灯光控制系统价格和功能相差实在太大，上到几千，下到几十，还有的是需要配备总控制器才能使用的，在这里就不做推荐啦。各位应该针对自己家里的需求和现有的智能控制系统来进行选择。
智能家居的发展，为人们的生活带来了更多的便利，也节省了很多的人力和时间。所以，正确的选择智能家居，正确的使用智能家居，利用智能家居让我们的生活越来越好、越来越便捷才是真理。
碳基芯片来了，弯道超车！
光子芯片来了，弯道超车！
似乎苹果三星已经被按在地上摩擦，沦为了过去式的老爷车。
近日，有人提到，关于中国科研人员研发的光子芯片，如果能成功，那么将可以应用于华为。而相关人士透露，这主要是因为首个轨道角动量的波导光子芯片被其研发出来，进一步实现光子OAM（轨道角动量）能在波导中近乎无损的有效传输，且就此申请专利。
手机的芯片
一般情况下，芯片工艺的制作是从设计研发，到生产，再到封测三大阶段。后两者还需要用到我们常说的光刻机，这也是制作环节的硬核。它的工作原理类似相片曝光，利用具光线的曝光将掩膜版中的图形纹理给印在硅片上。
所以我们先了解下常见芯片，手机芯片（chip）都是硅材质，且大多采用单晶硅。晶圆（Wafer）就是半导体载体的硅晶片，在该晶圆体中每个小点的单体晶片则是裸片（Die）。
设计芯片时，需要使用EDA方式
即通过CAD软件采用EDA方式实现集成芯片的设计，而设计如果无法做好，则不能达到集成效果，只能算是强硬的拼接。
而手机厂在设计中，要将这一系列的芯片组合在一起，怎么说呢？由于为了不占据空间，采用的ARM（英国一家设计公司）精简指令设计模板，如果单一的芯片，性能非常差。因此要将每个芯片集成起来，但此项技术是大部分企业没有突破的，仅有苹果，ARM，高通，三星等为数不多的企业能做到。
这就是为什么苹果的集成芯片性能好出那么多，以及英特尔比AMD同nm级下，依然比ADM性能强大许多（AMD也是集成，但是没有英特尔做得更好）。其他的企业，一般都是把芯片黏贴在一起组装的，并非做到了集成。
集成芯片是由哪些芯片构成的呢？
一、CPU（即中央处理器），它会在手机或者电脑中进行计算，相当于核心大脑。
二、GPU（即图形处理器），用于显示图形工作处理，目前手机中大多为3D的GPU，间接的给CPU减负，也是除CPU外最核心的一块芯片了。
三、NPU（即神经网络芯片），主要负责视频，图像等多媒体数据处理。
四、MCU（即单片微型计算机，扩容芯片），将CPU的频率跟规格缩减，另一个作用是把运行内存等元件统一的整合在单一芯片中。
五、ASIC（即定制集成电路），将所有元器件集成在电路中，相当于我们常说的电路板，可根据客户设计单独定制。
六、DSP（即数字信号芯片），利用硬件乘法器，来达到对各种数字信号处理的计算工作。
七、FPGA（即半定制电路），是设计可调控，生产即固定的可编程器，弥补定制电路不足与编程器电路数缺陷。
八、SOC（即可定制芯片），属于系统级别，常见的有可用于视频电话等方面（但在国外，其功能远远不止于此），也可以包含CPU、GPU等等。因为具备复杂指令的IP核，加上定制化，导致功能非常多。这个产品的技术含量极高，很少有企业能做出来，目前我国的企业都倒在了这里。SOC芯片是未来手机最主要的发展方向，因为其运行能力远强于其他芯片。
九、BIOS（输入输出芯片），在启动后，对硬件检测与初始化功能。属于只读存储器，不供电情况下也可以保留数据。
十、CMOS（临时存储器），保留BIOS中的设置信息及系统时间，日期等，临时存储器，断电后数据丢失。
十一、DRAM（即动态随机存取存储器），短时间保留数据，需要定时刷新。
十二、NAND（即闪存），它的存储数据不易丢失，断电后依旧可以保留数据，提升了存储容量，一般保障重要数据。
十三、SRAM（即静态随机存取存储器），与DRAM相反，不刷新可保留数据，不过断电后依然数据丢失。
十四、ROM（只读存储器），断不断电都可以保留数据，虽然不是硬盘，但功能类似于电脑硬盘。
十五、IC（电源开关芯片），顾名思义按键开关后，该芯片带动电源。
十六、LED（发光芯片），手机信号灯一闪一闪的，有时候绿色有时候橙色，就是这个芯片在捣鬼，当然除此之外，还负责照明技术。
十七、CIS（传感器芯片），需要配合CIS传感器，两者联通点对点收发，如摄像头至CIS芯片的图像处理等。
十八、永久芯片（别名打印机芯片），因为属于垄断型芯片，所以很多人不知道，但类似于北斗，大多军用。寿命长，无差别工作。
十九、M芯片（视频监控芯片），在国内属于被垄断领域，由三大企业掌控，据说国外的该芯片性能更好一些，但一直无法进入市场。
二十、航天芯片，被垄断行业，倒是有一家民企，未来或许会国企改革。
二十一、北斗芯片，具备基带芯片，RF射频芯片及微处理器的芯片组，国内垄断企业。
二十二、载波芯片，电力网络收发器，具体参数不详，垄断行业。
当然芯片的种类有很多，还有物联网，AI（人工智能，甚至是互交功能），RFID（视频识别），雷达，网卡等芯片。手机的设计商们，需要把以上核心的芯片集成在一起，才能最大化性能。
光子芯片是什么原理？
单光子芯片由英特尔和美国加州大学共同研制，把原本具备发光属性的磷化铟，跟硅的光路融合至单个混合芯片里。于是在增加电压后，磷化铟的光，便会冲进硅体晶片中的波导，从而产生持续的激光束，最终由这种激光束来驱动手机芯片上的器件。
同样的原理在光纤中早已上演，不过其导体为玻璃或塑料。
我们的轨道角动量波导光子芯片，是将以上光在通过波导内以后，能够高效高保真地传输低阶OAM模式，传输效率约为60%。此外，三比特中那“高维量子比特（qutrit）”态，也比硅导体的双比特“量子比特（qubit）”态要好，该波导确实有可能对高维量子态拥有 *** 控和传输的能力。
光子芯片VS硅芯片
事实上，电流传播速度大约等光速，为3 10^8m/s。光子芯片速度比硅芯片提高50倍，功耗却只有其1%，确实能够极大压缩成本。
那么光子芯片是否可以实现
但是，根据目前的研究表明，仍然无法让OAM存在于芯片内部。这一方面是由于生产设备问题，另外一方面，则是 传输中，无法掌握具体数据。以及由于扭曲光本身是自旋波导，加上螺旋形波阵的反冲，导致最后没有找到合适的位置。
不过磷化铟会致癌，属于2A类呼吸级致癌物，当然主要原因还是技术层面的问题。曾经英特尔就表示，此项技术依然需要很久，至少不是目前（十年内）可以做到的，当然等可以研发出的那天，标志着硅光子芯片成本的压缩。
超车的方向很重要
常常有人说就算我们研发了5nm芯片或者光刻机，但是西方 科技 肯定更领先，绝对不能在一棵树上吊死，要弯道超车云云。
其实这是需要有一定的知识储备或者说基础才行，如果在条件未充足的情况下，那么就像一辆三轮车想以60码速度超过 汽车 ，在弯道上就会翻车，没什么可以继续老话长谈的。甚至在芯片领域，我们什么都没有，研发，生产，设备等等，这就更应该扎实基础。
哪怕要弯道超车，也选择我们较有优势的领域，超到全球一流或者顶级，这个可能性总比芯片来的高。不知道楼下的读者们，是怎么认为的呢？
CPS——是(CostPerSales)简称，意为：以实际销售产品的提成来换算广告刊登金额。CPS广告同CPA广告一样，可以为广告主规避广告费用风险，CPS是按照广告点击之后产生的实际销售的提成付给广告站点销售提成费用。 同类的 *** 作方式有ROI(ReturnOnInvestment)。CPS的主题包括广告主（广告的投放者），媒体联盟，站长。广告主和联盟签订分成比例和结算方式等有关条款的合作协议，然后广告主将所要推广的信息以等方式发布给联盟，联盟通过整合旗下合作得个人网站，搜索导航，甚至是所有购买的门户广告为等途径，将广告主的广告发布给受众，通过这些广告形成销售之后，广告主和联盟按合同结算，联盟给各大发布该广告主广告并产生销售的站长和其他网络媒体以广告发布时约定的分成比例结算推广费用。
之前接触做的比较好的有李克特，一起发，成果网，特价王等。做cps，对于广告主来说主要是做客勤，和联盟的关系处理好了才可能拿到好的广告媒体和广告位置。当然分成太低和成交率太低也是会影响合作的。不知道是不是你想要的！
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