上新！合工大科研新进展

科研聚力，深耕前沿

笃行致远，赋能发展

近期合工大科研团队

取得多项突破

一起看

超快光纤激光器研究领域

物理学院光电子智能器件与系统团队与澳大利亚皇家墨尔本理工大学CAN中心合作，在结构光场可切换的超快光纤激光器研究方面取得新进展。研究团队提出并实验实现了一种基于腔内时空协同调控的可重构超快光纤激光器，获得84种光场模式可切换的超快脉冲激光输出，包括拉盖尔-高斯（LG）、轨道角动量（OAM）和厄米-高斯（HG）等多类结构光场模式的按需切换。相关成果发表于国际知名期刊《Laser & Photonics Reviews》。

图1 (a) (b)可重构超快结构光场光纤激光器示意图

(c) (d)花瓣状结构光仿真与实验结果

图2 多种脉冲LG、OAM和HG结构光模式理论与实验对比

该研究将数字化空间光场调控从连续光数字激光器拓展到超快光纤激光器，建立了兼具按需切换、模式数量多、结构紧凑和可扩展性的腔内超快结构光场光源。得益于噪声类脉冲的宽光谱和部分时间相干特性，该光源还可作为高功率主振荡器放大系统的种子源，并为部分相干结构光、时空涡旋光以及自适应超快光子系统的研究提供新路径。相关成果有望应用于激光微纳加工、先进成像、光学粒子操控、非线性光学和模式复用光通信等领域。

该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省省级科技攻坚创新等项目的资助。物理学院博士生陈凯为论文第一作者，方文坛副教授、高伟清教授和澳大利亚皇家墨尔本理工大学贾宝华教授为论文共同通讯作者。

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新型室内光伏器件研究领域

电气与自动化工程学院周儒教授课题组在面向自供电物联网应用的新型室内光伏器件研究领域取得最新进展，相关研究成果发表于著名学术期刊《Advanced Functional Materials》，并被编辑遴选为期刊封页论文。

物联网（IoT）作为第四次工业革命的核心驱动力，正在通过连接海量智能终端设备重塑社会。然而，作为物联网生态基础的万亿级终端节点（如传感器、执行器等），尽管采用微瓦到毫瓦级的低功耗设计，仍面临着长期供电的关键挑战。传统的储能电池供电系统存在寿命短、维护成本高、难以远程部署等固有限制，严重制约了物联网的大规模应用与可持续发展。在此背景下，室内光伏（Indoor photovoltaics）技术展现出巨大潜力，它通过收集自然光和室内人造光源（如白光LED和荧光灯）的能量，为物联网终端提供可持续电力供给。硫化锑半导体凭借其约1.75eV的合适带隙（接近室内光伏应用的1.8-2.0eV理想范围）、准一维晶体结构、高吸收系数、储量丰富及稳定性好等优点，成为一种极具潜力的室内光伏半导体体系。近年来，基于溶液法制备的硫化锑太阳能电池在室内光伏效率上取得了较为显著的进展，然而这些光伏器件制备工艺复杂且所使用的电子传输层和空穴传输层存在较为严重的环保和稳定性问题。因此，亟需开发工艺简单、环境友好、稳定高效的硫化锑室内光伏器件。

为此，课题组与河北大学等单位合作，通过开发一种全真空工艺有效调控吸收层薄膜质量，制备获得高效平面异质结硫化锑室内光伏器件。本研究使用基于磁控溅射制备的二氧化钛电子传输层和近空间升华法工艺制备的硫化锑吸收层，同时去除常用的有机空穴传输层，设计构建了全真空工艺高效稳定全无机光伏器件。与溶液制备的二氧化钛相比，磁控溅射制备的二氧化钛具有双重优势：(1)真空法二氧化钛表面的氧空位密度增加，促进了后续沉积硫化锑吸收层的[hk1]取向生长；(2)二氧化钛和硫化锑界面处的能带匹配获得优化，从而减少了器件内部载流子复合。最终，基于全真空工艺的全无机硫化锑薄膜太阳能电池在一个标准太阳照射下实现了5.72%的光电转换效率，在1000lux白光LED室内光照条件下实现了14.28%的光电转换效率。本研究成功开发了一种全真空工艺、全无机平面结构的硫化锑太阳能电池制备路线，实现吸收层薄膜性质的有效调控。其中关于氧空位作为界面成核位点在薄膜成核与生长过程中所起多功能作用的探讨也可拓展至其他半导体材料体系。该工作证实全真空工艺制备高效、稳定、全无机硫化锑室内光伏器件的可行性，也为面向物联网应用的大面积光伏电池制造提供了一条富有潜力的技术路径。

图1 全真空工艺制备硫化锑薄膜太阳能电池流程示意图

图2 面向自供电物联网应用的硫化锑室内光伏性能

合肥工业大学为论文第一署名单位。硕士生董柯涵论文为第一作者。周儒教授、河北大学李志强教授和党伟副教授为共同通讯作者。上述研究工作得到国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费专项资金等经费资助。

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生物质低碳技术与装备研究领域

机械工程学院马培勇教授团队完成的“生物质定向热解制备生物炭技术与5万吨/年成套装备”项目科技成果评价会在合肥顺利召开。项目评价委员会由中国科学技术大学、东南大学、华中科技大学、四川大学、重庆大学等5家单位的知名专家组成，中国科学院院士徐铜文任主任。专家们认为，该项目成果达到同类技术的国际领先水平。

农林生物质废弃物在我国年产量巨大，但传统处置方式多为直接燃烧或就地废弃，不仅资源利用率低，还带来环境压力。如何将其高效、清洁地转化为高附加值碳材料，是绿色低碳领域长期面临的共性难题。科研团队历经多年技术攻关，围绕生物质定向热解反应调控、高温防结渣及尾气循环利用等核心环节，攻克了热解产物品质波动大、副产物多、炭得率低等关键技术瓶颈，实现了生物炭的规模化生产。该项目获授权发明专利15项、实用新型专利16项，成果已在国内外多家单位成功应用，设备运行稳定，自动化程度及炭得率高，经济、社会、生态效益显著。

本项目受到国家重点研发计划、国家自然科学基金、安徽省揭榜挂帅等项目资助。该项目成果凭借其的技术创新性与产业化应用价值，斩获第51届日内瓦国际发明展金奖。日内瓦国际发明展是全球最具影响力的发明展览之一。此次获奖标志着该成果在国际舞台上获得高度认可，充分彰显了学校在生物质低碳技术与装备领域的自主创新实力和国际竞争力。

该项目成果不仅为我国农林生物质资源化高值利用提供了关键技术支撑，也对推动绿色低碳循环经济发展、助力国家“双碳”目标实现具有重要意义。

来源 | 物理学院

电气与自动化工程学院

机械工程学院

编辑 | 王皓翀

责编 | 宋燕 朱与欣

投稿邮箱 | hfutxcb404@163.com

大暑躬行处，青春步履长

你去追风，合工大守住风来过的痕迹

第一单位一等奖6项！合工大获安徽省科学技术奖41项