2019年度國(guó)家科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng):半導(dǎo)體照明“看見(jiàn)”我國(guó)節(jié)能環(huán)保持續(xù)提升
央視網(wǎng)消息:在更加注重節(jié)能環(huán)保的今天,科技讓我們能做的事情越來(lái)越多。獲得2019年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)的“高光效長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體照明”項(xiàng)目,在十幾年的時(shí)間里,經(jīng)歷了從依賴(lài)進(jìn)口到自主研發(fā)的過(guò)程,促進(jìn)國(guó)家節(jié)能環(huán)保能力的持續(xù)提升。
在慶祝中華人民共和國(guó)成立70周年聯(lián)歡活動(dòng)上,5400平方米的五星紅旗,在天安門(mén)廣場(chǎng)的網(wǎng)幕上冉冉升起,這一幕點(diǎn)燃全場(chǎng)。獲得2019年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)的“高光效、長(zhǎng)壽命半導(dǎo)體照明”項(xiàng)目就為這面巨大的國(guó)旗提供了技術(shù)和產(chǎn)品支撐。北京世園會(huì)那只五彩斑斕的大蝴蝶,還有2008年北京奧運(yùn)會(huì)等重大活動(dòng),都有這個(gè)獲獎(jiǎng)項(xiàng)目的身影。
半導(dǎo)體照明聯(lián)合創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任 李晉閩:70周年大慶的時(shí)候,我們也一直很驕傲地在講,天安門(mén)廣場(chǎng)的幾乎所有的光源,我們項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)也曾經(jīng)參與到里頭的。
點(diǎn)亮了多個(gè)重大活動(dòng)的夜空,并獲得2019年度國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng),成了我國(guó)“半導(dǎo)體照明”技術(shù)的高光時(shí)刻,這些時(shí)刻,凝聚著科研人員近20年的接續(xù)奮斗。
半導(dǎo)體照明聯(lián)合創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任 李晉閩:半導(dǎo)體照明是人類(lèi)照明史上的第二次照明革命。2003年我們啟動(dòng)國(guó)家半導(dǎo)體照明工程的時(shí)候,甚至整個(gè)半導(dǎo)體照明的芯片完全依賴(lài)進(jìn)口。到現(xiàn)在,中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的半導(dǎo)體照明的制造、消費(fèi)和出口國(guó)。
這些圓形的薄片,李晉閩稱(chēng)它們是半導(dǎo)體照明的芯片。實(shí)際上,它是在特殊的裝置里按順序一層層“長(zhǎng)”出來(lái)的,像三明治一樣,上下為正負(fù)極連接電路,中間為量子結(jié)構(gòu)發(fā)光層,正負(fù)電電荷在此相遇復(fù)合后釋放光子,每一層厚度僅有2-3納米。精確切割后,每個(gè)碳素筆筆頭那么小的一塊兒就相當(dāng)于白熾燈的燈絲,成為半導(dǎo)體照明的光源。
中科院半導(dǎo)體研究所研究員 劉志強(qiáng):生長(zhǎng)過(guò)程中,我們控制中間的量子頂層的組分、厚度,可以實(shí)現(xiàn)不同顏色的發(fā)光,電轉(zhuǎn)化為光達(dá)到90%這樣一個(gè)轉(zhuǎn)化效率。15年前還是一個(gè)概念,是一個(gè)自主研發(fā)的過(guò)程。
半導(dǎo)體照明聯(lián)合創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任 李晉閩:早期其中一個(gè)介質(zhì)膜的工藝環(huán)節(jié)控制得不是特別精準(zhǔn),就導(dǎo)致光效遲遲很難提高。十年磨一劍,花了有將近10年時(shí)間,不斷地在改進(jìn)介質(zhì)膜,才有了今天我們達(dá)到這么高光效。
高光效,就是將電轉(zhuǎn)換成更多的光,而不是像白熾燈的傳統(tǒng)照明光源那樣,只有5%成了光,95%成了熱,造成電量的巨大浪費(fèi)。而半導(dǎo)體照明光效,是白熾燈的20倍、節(jié)能燈的5倍。李晉閩介紹說(shuō),目前我國(guó)半導(dǎo)體照明核心器件已經(jīng)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化,使用率約為50%,每年節(jié)約用電量約為2700億度,相當(dāng)于3個(gè)三峽水電站的發(fā)電量。
半導(dǎo)體照明聯(lián)合創(chuàng)新國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任 李晉閩:當(dāng)時(shí)一個(gè)光源大概就要賣(mài)到一百多人民幣,當(dāng)時(shí)我們?cè)谥v,半導(dǎo)體照明產(chǎn)品要進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)的話(huà),性能要提高8倍,價(jià)格要降低100倍;旧犀F(xiàn)在一瓦在一塊錢(qián)左右,價(jià)格現(xiàn)在不是降低100倍了,將近降到了400倍左右。
更令獲獎(jiǎng)團(tuán)隊(duì)欣慰的是,根據(jù)我國(guó)加入的《水俁公約》,從2020年起,將禁止生產(chǎn)及進(jìn)出口含汞產(chǎn)品,其中就包括目前使用廣泛的熒光燈。面對(duì)這項(xiàng)新挑戰(zhàn),他們?cè)缫炎龊昧藴?zhǔn)備。