科技入侵現代

第366章 突破極限

這就讓他們很納悶,按理來說,做材料的,不會有這樣的任務分配下來才對啊。

他們也沒接過涉密專案。

然後被安排在一處申海郊區一眼就不一般的住處,大家互相打招呼才意識到,來了兩百來號人。

第二天,在偌大的階梯教室,林燃站在講臺前,大家這才恍然。

我說哪個神仙有能力把我們給聚集起來呢,燃神啊,這就不意外了。

最年輕的兩院院士,有這個實力是應該的,更何況對方深受重視,被譽為華國科技突破的最大希望。

趙一冰低聲道:“林教授就不奇怪了,只是他找我們來是有什麼重大訊息要宣佈嗎?

還是說有什麼重大專案要做攻關。”

“月球基地的光伏元件吧?我猜,畢竟月球超算,最重要的條件之一不就是能源麼?

月球上,你在陰影區域,沒有光照,你在光照下,就肯定有月塵和太陽風,你要怎麼保證光伏元件的穩定性、質量和壽命就很重要了。”

只是他們都沒有猜中。

林燃起身道:“各位,這次把大家找來,我們的時間很緊張,需要各位的配合,先從一些理論知識開始,我再慢慢講我需要各位來幫我做什麼。

大家都知道,現在我們看到的都是單結太陽能電池,一些多結太陽能電池,本質上也是把多個不同帶隙的單結電池迭加在一起,讓它們各自負責吸收不同能量範圍的光子,從而減少熱化損失和透射損失。

從物理機制上來看,它並沒有從根本上改變單結的能量轉換原理,只是從統計平均意義上突破了肖克利-奎伊瑟極限。

每一層的單結效率仍然受肖克利-奎伊瑟極限約束。

我知道,在座各位裡,有人做出過類似成果,發表過論文,實際上你們是用物理結構來繞開了最難的問題。

我今天要講的內容是,在單結內部直接消除掉肖克利-奎伊瑟的極限,透過非平衡量子多體輸運最佳化來解決這一問題。”

林燃開始在身後的白板上寫了起來:

“肖克利–奎瑟極限的數學本質是一個受光譜分佈約束的變分最佳化問題,物理輸入是量子吸收規則,最終求到的數學結果就是這個極限,也就是效率極值。

但我們現在需要來解耦這個問題,破壞掉極限,讓極限不再繼續存在。”

“你聽懂了嗎?”晚上回到宿舍後,蔣太良問道。

宿舍是兩人一間,自由分配,大家關係好,蔣太良理所當然地和趙一冰一起。

林燃一共講了三個問題。

第一個是在量子多體系統中,把光子的吸收過程建模為多體態躍遷的非線性機率最佳化,把這個強耦合電子–空穴系統並最大化多激子產率的非平衡量子動力學方程給解了出來。

第二個是一個時間依賴的量子玻爾茲曼方程的最佳化問題,解耦電子-聲子散射的速率方程,最終使散射時間長於載流子收集時間。

第三個則是光譜重構,非線性光學過程的頻率轉換最佳化問題。

最後才進入到了非平衡量子多體運輸最佳化問題。

結合上述問題的答案,林燃最終給出了一個材料上的精確值,按照精確值設計的結構,就能夠繞開肖克利-奎伊瑟極限,實現更高的光電轉化效率。

“沒聽懂。”趙一冰回答道。

“不是,你沒聽懂,你在白天上課的時候頻頻點頭幹嘛?我還以為你聽懂了呢。”蔣太良懸著的心這才放下了,我以為就我一個人沒聽懂。

趙一冰說:“這不矛盾吧,我這是對林教授的成果表示讚賞。

我要能聽懂我會是材料學的副教授?我早就是教授了好嗎!

我要不是理論功底差了點。”

理論功底,說的更直白一點就是數學功底差了點。

“我也沒聽懂,怎麼能證明教授說的是對的呢?”蔣太良問道。

趙一冰伸出雙手:“做實驗啊,把我們找來不就是為了做實驗麼?

我看了下,能來的基本上都是做實驗的好手。”

蔣太良點了點頭:“我猜也是,可既然如此,和我們講這麼多幹嘛,直接說結果不就好了。”

趙一冰猜測道:“可能是選拔,選拔我們當中的人才!”

蔣太良本來有點激動,跟著林燃混,比在交大更有前途。

隨後馬上頹唐了起來,“我連聽都聽不懂,看來我不是這個人才。”

第二天,林燃說:

“相信大家對於我們要做什麼大致有了猜測。

畢竟從原理突破到可量產元件,也就是所謂的工業化生產,有很長一條路要走。

我需要大家幫我完成實驗室的50%光電轉化效率的單片器件,並且找到工程量產的方法。”

教室裡的青年學者們,不少開始舉手了。

林燃點了一個,“你有什麼疑問。”

“林教授,實驗室單片器件不難,我們大概花個幾個月時間應該能造出來。”

在座紛紛點頭。

實驗室可以慢慢調,無非是時間長短。

單片器件轉化率超50%,這個成果別說science了,這絕對是諾獎級的成果。

光是林燃從理論層面給出了突破肖克利-奎伊瑟極限的解法,就已經夠拿諾獎了。

但可量產這個命題太大了,甚至都不是一年半載能搞定的。

“工程路徑的話,像材料的可製備性我們要慢慢去尋找,用什麼材料,然後非平衡態的壽命。

在數學理論上能假設非平衡電子態持續數百皮秒,但實際材料中可能幾十飛秒就熱化了。

器件的結構設計上,需要極快的載流子抽取機制=,在電子失能量之前把它收集出來,電極、介面缺陷、光子管理這些都得配合。

然後工業化還需要面對成本、壽命和環境穩定性的考驗。”

林燃點了點頭:“當然,你說的我都知道,從數學解到實驗室單片器件是第一步,從實驗室器件到工業量產元件是第二步。

如果我只要做第一步,我為什麼需要兩百來號人?我直接找交大材料學院合作不就好了?

發個science,我最多帶五十個人一起掛名吧?

你剛才提到的,第二步,從實驗室器件到工業量產,每一個環節,我都給大家找到了數學上的最優解,我都已經做完了理論層面的論證,大家需要做的就是從實驗端給我反饋。”

大家一開始抱著半信半疑的態度,隨後的時間裡正如同林燃所說的那樣,涉及到大的節點,他都已經做完了理論層面最優值的求解。

整個進度就像按下加速鍵一樣。

“我終於知道為什麼林總帶領下的阿波羅科技能夠在短短一年多時間裡完成登月,這有點太恐怖了。

我今天閒暇時候和我們組的同事閒聊,他就說,林總就跟開了外掛一樣。

一般我們的科技界改變產業界的路徑是,類似很多年前有理論突破,然後後人慢慢從理論突破有一些實驗層面的突破,這些突破累積之後,產業界找到一些能用的論文或者成果,然後在做工業化的量產。

這樣斷斷續續可能要花數十年時間,無數科研人員的心血。

因為同一個時期的成果有成千上萬,沒人知道什麼重要,當時重要的,未來未必就重要,當時可能只是默默無聞的一篇論文,未來可能會在產業領域發光發熱。

沒人知道,這條路到底要怎麼都。

大家從前人的故紙堆裡,找到寶藏,然後再根據寶藏,打造出屬於自己的神兵。

現在的林總相當於直接從應用數學層面暴力破解,直接給我們開全圖,告訴你,哪些東西有用,要朝哪個方向走,直接一條筆直的路就過去了。

這種感覺真的太神奇了,有這樣的外掛,老美在航天領域能競爭得過才怪呢。”趙一冰感慨道。

1917年的時候愛因斯坦提出了受激輻射理論,這世界鐳射的核心原理,但在當時這只是物理學的抽象概念。

一直到1960年,西奧多·梅曼才在實驗室構建了第一臺工作鐳射器,當時被認為沒有實際用途。

70年代鐳射開始用於矽晶片蝕刻和工業切割與焊接,無數科研人員參與最佳化,克服了穩定性問題。

從默默無聞的論文到涵蓋醫療、通訊、晶片領域的技術,足足花了五十年時間。

包括電晶體,從場效應電晶體概念到半導體,也花了五十多年。

現在,參與到這個專案中的青年學者們,他們就像是被按了加速鍵一樣,理論直接用上,直接給你根據理論衍生的模型和最優解。

你只需要負責做實驗就好了。

這是前所未有的體驗。

至於被留在這裡不能回家過年,高度保密,與世隔絕,在要做的偉大事業面前,好像都可以忍受了。

他們也知道,最後有成果的話,國家層面肯定不會虧待他們。

副教授能把副字給去了,非升即走的青教可以不走了,正教授獲得一個集體科技進步一等獎不過分吧?

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