新闻及香港科大故事
2024

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科大工学院研究团队首创手性弹簧界面概念 增强钙钛矿太阳能电池的耐久性
香港科技大学(科大)工学院的一支研究团队首创一种手性构型的界面微结构,用于钙钛矿太阳能电池。该创新界面概念大幅度提高了电池的可靠性和光电转换效率,有助于加速钙钛矿电池的商业化进程。
钙钛矿太阳能电池是一种以钙钛矿结构化合物作为吸光材料的新型薄膜太阳能电池。这种薄膜太阳能电池生产成本低,制造工艺简单。有别于传统矽太阳能电池,钙钛矿太阳能电池无需昂贵的高温、高真空制造工艺,可采用高通量溶液印刷工艺制成。近年来,钙钛矿太阳能电池的性能正急速提升。尽管如此,要实现钙钛矿电池的最终商业化,依然有一些技术障碍,当中以其在户外环境场景下长期运行的耐久性问题尤为明显。研究人员发现,钙钛矿太阳能电池各功能层之间的界面附着力不够强,是导致器件耐久性技术问题的科学根源之一。
为解决这个问题,科大化学及生物工程学系周圆圆副教授及其研究团队从天然手性材料的机械强度中获得灵感,在钙钛矿太阳能电池中独创性地构建了手性结构界面,极大地提高了器件耐久性。
研究团队在钙钛矿吸光层和电子传输层之间嵌插了一层基于R-/S-甲基苄基铵的手性结构中间层,构建了一个坚固且具有弹性的异质界面。经封装的太阳能电池在国际电工委员会(IEC)61215太阳能电池标准下,经过200次在-40°C和85°C之间的循环,合共1,200小时的测试后,仍保留了92%的初始转换效率。
香港研究资助局博士后、现任科大化学及生物工程学系研究助理教授段甜伟博士说:「手性材料具有有趣的机械特性,这与它的子单元螺旋排列有关,就如同机械弹簧。」她补充道:「在关键器件界面引入手性结构中间层,可以使钙钛矿太阳能电池在各种器件运行状态下更具机械耐久性和动态适应性。」
周教授说道:「现在我们已经看到了钙钛矿太阳能电池商业化的曙光。这些电池已经展现出非常高的光电转换效率,一旦我们最终能克服它们在现实场景服役的耐久性问题,它们将具有极高的能源市场价值。」

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科大开发新型人工复眼技术 低成本兼高灵敏度
香港科技大学(科大)工学院的研究团队最近成功研发了一个新型人工复眼,不仅于小范围区域的灵敏度较市场产品高出两倍以上,成本亦更低。新技术有望革新机械人视觉系统发展,并可提升机械人的导航、感知及决策等能力,为人机协作开拓更大的商业应用与发展潜力。
这个创新系统模仿生物复眼的视觉功能,应用范围极广,例如可以配合无人机,协助提升其于灌溉,或灾难事故现场侦测搜救等工作的效率和精准度。而高灵敏的人工复眼亦能更广泛及准确地侦测并连结毗邻的机械人,促进机械人或无人机群的合作。长远而言,人工复眼技术将能有效提升及改善无人驾驶的安全性,亦可加快智能化交通系统的应用,推动智慧城市发展。
新型复眼的研发由科大电子及计算机工程学系和化学及生物工程学系讲座教授范智勇及其研究团队领导,标志着仿生视觉系统领域上的重大进展。一直以来,机械人专家参照昆虫复眼这种具有广阔视野和动态捕捉功能的特性,利用可变形的电子设备,为机械人制造人工复眼。然而,基于变形过程的复杂性和不稳定性、几何形状的限制,以及光学元件与探测器单元之间潜在的不匹配状况等技术问题,透过这种方法制造的复眼系统,较难整合到如机械人或无人机等自主平台。

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科大工学院研发突破 令太阳能电池更高效、更耐用
太阳能或光伏技术是指将光能转化为电能的清洁可再生能源技术,在全球应用日趋普遍。香港科技大学(科大)工学院的研究人员开发了一种分子钝化处理方法,显著提高了钙钛矿太阳能电池的效能和耐用性,有助于推进这种清洁能源的大规模生产。
是次突破的窍门,在于团队成功识别出钙钛矿性能和寿命的关键材料参数。钙钛矿被誉为新一代光伏材料,由于它具有独特的晶体结构,令它在光伏再生能源有着莫大的潜力。此项研究成果已于《科学》期刊上发表。
在科大电子及计算机工程学系、先进显示与光电子技术国家重点实验室的林彦宏助理教授带领下,团队探索了多种钝化方法。钝化是一种化学处理过程,可以减少材料中的缺陷,或减少缺陷带来的影响,让制造光伏器件时,电池性能得以提升,以及延长电池的工作寿命。而这个研究项目的一个重点,就是怎样使用「氨基硅烷」系列分子来钝化钙钛矿太阳能电池。
林教授介绍说:「怎样可以提升钙钛矿太阳能电池的效能呢?在最近十年的技术发展中,『钝化』工艺担当了重要角色。然而『钝化』有多种不同方式,其中能达致最高效能的那些方法,往往在器件长期工作的稳定性方面并不能带来显著改善。」
针对着钙钛矿多晶薄膜表面存在着大量的缺陷态,团队首次展示了不同类型的氨类分子(即一级氨、二级氨或三级氨),以及如何使用这些氨类分子改善这些表面。他们分别使用「外部」(工作环境外)和「内部」(工作环境内)方法观察分子与钙钛矿之间的相互作用,然后辨识出可以大幅提高光致发光量子效率的分子。换句话说,他们找到了哪些分子可以使得材料受激发时发射更多光子,令表面缺陷减少、品质提高。
林教授进一步解释:「我们今次研发出这种方法,对于钙钛矿堆叠型太阳能电池的发展意义重大。钙钛矿堆叠型太阳能电池结合了具有不同带隙的多层光活性材料,由于这种设计能在每一层吸收太阳光的不同部分,充分运用太阳光谱,所以它得以提高整体效能。」

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科大、中大、港大及国大获旭日慈善基金捐款港币五千万元 支持基础数学研究及人才发展
香港科技大学 (科大)、香港中文大学 (中大)、香港大学 (港大) 及新加坡国立大学 (国大) 获旭日集团旗下的旭日慈善基金捐款合共港币五千万元,襄助各大学于未来五年推动基础数学的学术研究和人才培训。
基础数学一直在推动科技创新上扮演着关键角色,发展潜力无限。是次旭日慈善基金的捐款,将扶助四所顶尖大学培育相关领域的人才、促进学术交流并推动国际协作。
出席捐赠仪式的嘉宾包括旭日慈善基金主席兼旭日集团董事长杨钊博士伉俪、新加坡驻港总领事王首毅先生、科大校长叶玉如教授、中大校长段崇智教授、港大校长张翔教授、以及国大副校长(行政)郑文辉先生等。
杨钊博士表示:「旭日慈善基金自2005年成立以来,致力回馈社会,推动佛学研究和中华优秀文化传承,而教育更是基金重点支持的类别。纯数学是一个专门的研究,被形容为一个严谨、抽象和美丽的学科。我期望,旭日参与这个人才培训计划,将为数学家提供一个互动交流的平台,并栽培青年数学家,令这门基础学科能薪火相传,不断寻求突破。」
叶玉如教授代表四所大学,就旭日慈善基金会对推动高等教育及基础研究发展的慷慨支持,致以衷心感谢。她表示:「基础数学是科技创新的基石。今天的典礼不仅标志着亚洲在提升基础数学与培育创科人才发展的一个重要里程碑,也是对四所大学在卓越研究方面的重大肯定。透过各方共同努力,我们希望可开拓更多科学前沿,增强香港以至亚洲区域在此一领域的竞争力。」
两项新猷:「旭日博士后研究员计划」和「旭日访问学人计划」,将于协议签署后正式启动。前者让每所大学每年招聘两名博士后研究生,并支持他们毕业后过渡至全职研究或教员职务,同时继续进行基础数学的研究工作。后者则资助四所大学邀请内地及境外数学家到校作短期访问或进行合作,共同攻克世上未解的数学难题。此外,协议亦鼓励各所大学每年主办或合办至少两次学术会议,促进本地、内地与国际学者之间的知识交流。
关于旭日慈善基金
旭日集团以「兼善天下」为宗旨,致力回馈社会,于2005年成立「旭日慈善基金」,积极举办各类公益活动及与其他慈善机构合作,以达致扶贫救灾、捐资办学、推动社会人才发展、推广中华文化等目标。

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科大六名学者获研资局「高级研究学者计划」及「研究学者计划」嘉许
香港科技大学(科大)六名学者获研究资助局(研资局)2024/25年度「研究学者计划」及「高级研究学者计划」嘉许,合共取得逾3,700万港元的研究经费,以表扬并支持他们的研究工作。是次佳绩不仅属科大历来最好的成绩,其获奖数目及研究经费拨款亦为本地院校之首。
六个获奖学者的卓越研究涵盖多个学术领域,当中电子及计算机工程学系陈敬教授及计算机科学及工程学系张黔教授透过「高级研究学者计划」获冠予「研资局高级研究学者」名衔,前者专攻宽禁带半导体的研究,后者则致力发展用于医疗的非接触式传感框架。
而透过「研究学者计划」赢得「研资局研究学者」名衔的四位教授分别为:研究肌肉干细胞的张晓东教授(生命科学学部),研究脊髓损伤的刘凯教授(生命科学学部)、专攻宇宙对撞机物理的王一教授(物理系),及致力研究四大城市及区域发展系统的朱鹏宇教授(公共政策学部)。其中,朱教授于人文学、社会科学及商科小组(H-Panel)入选,而其他科大学者则于科学、科技、工程及数学小组(S-Panel)获奖。
科大校长叶玉如教授在赞扬六位学者的超卓成绩时表示:「科大刚于研资局『卓越学科领域计划』和『主题研究计划』取得佳绩不久,便再下一城,于『高级研究学者计划』及『研究学者计划』取得佳绩,实在是另一重大成就。一直以来,科大致力吸引和培育顶尖研究人才,并期望透过进行具影响力的研究,应对全球挑战。我尤其欣喜的是,在这次评选中,科大除于科学及工程领域表现卓越外,人文科学及社会科学学者亦获得认可,彰显了科大在不同范畴的研究实力。透过营造有利的科研环境,我们期望学者们能继续秉承对科研的热诚,推动创新,为人类作出贡献。」
科大副校长(研究及发展)郑光廷教授亦对他们的成就表示欣喜。他说:「在研资局的资助及支援下,一众学者得以投放更多时间从事基础研究,同时为培育下一代的科研人才出力,让科大持续迈向目标,成为创新及卓越的汇聚地。」

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科大与北京协和医院签署战略合作协议 年内将迎首批医生和学者赴港交流
香港科技大学(科大)与北京协和医院(协和医院)日前在北京举办战略合作协议签署仪式,以促进人才交流及研究协作。
战略合作协议由科大校长叶玉如教授与协和医院院长张抒扬教授代表签署,并由科大协理副校长(内地事务)童彭尔教授、综合系统与设计学部署理系主任张黔教授,以及协和医院党委书记吴沛新、副院长韩丁等多位嘉宾共同见证。
根据协议,双方将共同探索构建香港高校与内地医院合作的新范式,充分发挥科大在前沿研究领域的显着优势和协和医院在临床医学的领先地位,围绕人才培养、医学教育、医学科技创新和成果转化等领域开展全方位合作,为两地的生物医学和卫生健康事业发展作出贡献,预计本年度会有首批协和医院的青年医生和学者来科大开展学术交流。
叶玉如校长在仪式致辞时表示:「随着经济社会的发展,未来的医疗体系亟需兼具深厚科研能力与临床经验的创新型医学人才。此次与协和医院达成战略合作,具有里程碑意义。未来双方携手进一步深化内地与香港在医学研究及临床领域的合作交流,共同培养新一代医学人才,推动前沿科研成果更快转化为临床应用,为卫生健康事业发展作出新的更大的贡献。」
吴沛新书记表示,「科大在科技创新、人才培养、学科交叉发展等方面取得积极进展和重要贡献。双方将本着『交流合作、相互借鉴、共同发展』的原则,在前沿技术攻关、创新成果转化应用、交叉学科创新平台建设、複合型医学人才培养等领域开展务实深入合作,探索构建内地医院与香港高校合作新范式,为全方位全生命周期护佑人民健康作出积极贡献。」
科大是香港首家研究型大学,不仅具备深厚的研究基础,亦聚集了一批国际领先的学者和专家,尤其在神经科学、遗传学、生物工程、数据科学、人工智能、机械人,多组学和精准药物发现等领域均处于国际先进水平。目前,科大正积极筹划建立一所国际领先、面向未来的新型研究型医学院,旨在培养具有研究能力的临床医生和转化医学人才,推动前沿技术和医疗领域的融合发展,并与包括协和在内的多间内地医学机构合作开展创新医学人才培养计划。