科创中国·成果

26.1%光电转换效率的钙钛矿电池诞生

近日，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员潘旭和田兴友团队与国内外科研工作者合作，首次发现阳离子分布不均匀是影响钙钛矿太阳能电池性能的主要原因，并成功制备出“均匀化”钙钛矿太阳能电池，获得26.1%的光电转换效率，认证效率为25.8%。11月2日，相关成果在线发表在《自然》杂志。

研究团队对钙钛矿薄膜晶相分布进行了深度剖析，通过掠入射X射线衍射与薄膜截面的透射电镜分析，证明了在薄膜底部存在面间距较小的晶相，并且在薄膜底部显示出与富Cs钙钛矿相关的特征信号。这些实验充分说明，阳离子面外方向的梯度不均匀分布。这也是首次可视化验证了钙钛矿薄膜的阳离子组分在面外不均匀分布。

研究团队进一步分析了这种梯度不均匀分布的原因，发现不同阳离子在结晶及相转变过程中的速率差过大是导致组分不均匀的主要原因。进而，团队设计制备出均匀化的钙钛矿薄膜。这种阳离子组分均匀分布的钙钛矿薄膜极大地提升了载流子寿命及扩散长度，加强了载流子界面抽取。利用上述策略制备的反式钙钛矿太阳能电池获得了26.1%的最高光电转换效率，认证效率为25.8%。此外，经2500小时最大功率电追踪后仍保持了可靠运行稳定性。

我国首次在民船上采用核动力设计

12月5日，第21届上海国际海事会展在浦东新国际博览中心拉开帷幕，当天，中国船舶集团有限公司旗下江南造船（集团）有限责任公司正式发布全球首型2.4万标准箱（TEU）核动力集装箱船的船型设计，并获得挪威船级社（DNV）的原则性认可证书。

据悉，该船型安全性高，反应堆高温低压运行，在原理上规避堆芯融化，具备防扩散与固有安全特征。相比低硫油和各种替代能源方案，该船型可实现更短的船长、更多的箱位，空間利用率与能源利用率都得到了提高。该船型还采用方便快捷的换“电池”方案，每15至20年更换一次“电池”，不用担心绿色燃料价格波动以及加注等问题。

据了解，这是我国首次在民船上采用核动力设计。江南造船利用核能这一清洁能源，采用国际上先进的第四代堆型熔盐反应堆解决方案，提出了超大型核能集装箱船船型设计，以在该型船运营周期内真正实现“零排放”。

全球首座第四代核电站商运投产

12月6日，我国具有完全自主知识产权的全球首座第四代核电站——华能石岛湾高温气冷堆核电站示范工程商运投产，标志着我国在高温气冷堆核电技术领域处于全球领先地位。

高温气冷堆是国际公认的第四代核电技术先进堆型，是世界核电未来发展的重要方向。华能石岛湾高温气冷堆示范工程是世界首座球床模块式高温气冷堆，位于山东省荣成市。由中国华能牵头，联合清华大学、中核集团共同建设。建设过程中，团队攻克高温气冷堆特有的调试运行六大关键核心技术、大体积双模块化反应堆回路强度密封及升温技术等一批“卡脖子”关键技术，研制出2200多套世界首台套设备，设备国产化率达93.4%。

依托该示范工程，我国系统掌握了高温气冷堆设计、制造、建设、调试、运维技术，培养了一批具备高温气冷堆建设和运维管理经验的高素质专业人才队伍，形成了一套可复制、可推广的标准化管理体系，并建立起以专利、技术标准、软件著作权为核心的自主知识产权体系，巩固了我国在高温气冷堆先进核电技术领域的全球领先地位，将为我国优化能源结构、保障能源供给安全、实现“双碳”目标提供强大动力。

西湖大学首次揭示无膜细胞器分层奥秘

11月17日，西湖大学理学院特聘研究员张鑫团队在《自然—化学生物学》发文，借助新型环境敏感型荧光分子，系统性地揭示了微观极性对于生物凝聚体分层结构的关键性控制作用。这项工作为理解细胞内多层无膜细胞器的形貌和功能调控提供了全新分子机制层面的理论。

张鑫团队把目光聚焦在无膜细胞器能“凝聚”成液滴并形成分层的“底层逻辑”——从细胞微环境的极性角度，寻找突破口。他们开发了极性敏感型荧光分子SBD，有了极性敏感型荧光分子，就有了捕捉极性环境的利器。他们发现，不同蛋白质液滴的极性差距决定了液滴是否分层，并且蛋白质液滴极性的相对大小，决定了其在分层结构的相对位置。这些发现为理解生物聚集体的分层机制提供了重要的物理化学依据。并且，他们在真实细胞中的实验同样发现，微观极性决定了无膜细胞器分层的相对排布。

张鑫团队的这项研究首次揭示了极性在控制多层无膜细胞器分层现象上的决定性作用，其归纳的化学规律对于理解乃至干预体内分层无膜细胞器的调控提供了直接理论依据。无膜细胞器内独特的微观环境对其在生命活动中的作用有着极其重要的影响，其微环境的异常也被证实与多种神经退行性疾病和癌症相关。因此，靶向无膜细胞器，从而调节其微环境的分子也是相关药物研发的重要方向。

国内首次可复用火箭的复用飞行

12月10日，北京星际荣耀空间科技股份有限公司研制的双曲线二号可重复使用液氧甲烷验证火箭在酒泉卫星发射中心圆满完成第二次飞行试验任务，实现了国内首次可复用火箭的复用飞行。

该火箭于11月2日圆满完成了首次垂直起降飞行试验。首飞完成后，试验团队在20天内完成了火箭的重复使用维护检测工作，再次转场执行重复使用飞行任务。本次试验飞行高度为343.12米，飞行时间63.15秒，目标横向位移50米，着陆位置精度约0.295米，着陆速度为1.1米每秒，着陆姿态角约1.18度，滚动角约4.4度，火箭着陆平稳精确，状态安全恢复，飞行试验任务取得圆满成功。

本次任务验证了全尺寸液氧甲烷火箭一子级的快速重复使用能力，低空返回和着陆技术可靠性，火箭复用极简检测流程、规范和标准，各系统及单机重复飞行可靠性和复杂环境适应性，简维护、短周期、高频次重复飞行的可行性，火箭回收区处理系统的适应性。

双曲线二号验证火箭同一产品连续圆满完成两次垂直起降飞行任务，意味着中国商业航天在液体运载火箭的可重复使用技术能力上取得了重要突破。

最新研究发现现代玉米有两个“祖先”

12月1日凌晨，《科学》杂志在线发表了华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室严建兵团队与美国加州大学戴维斯分校研究团队的一项合作研究成果。他们发现了两份完全不同的大刍草——小颖大刍草亚种和墨西哥高原大刍草亚种，它们同为现代玉米的“祖先”。该研究证明了墨西哥高原大刍草亚种对现代玉米表型变异的重要贡献，修正了玉米单一起源于小颖大刍草亚种的假说，提出了一个新的玉米起源模型，即初始驯化玉米单起源于墨西哥西南部低海拔地区，后在人类活动影响下进行了第一次扩散。

该研究为理解人为机制对作物驯化起源的影响提供了良好范例，并为利用野生资源进行作物遗传改良奠定了重要理论基础。