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    “清潔能源項(xiàng)目”的任務(wù)是尋找可用于下一代太陽(yáng)能電池以及未來(lái)儲(chǔ)能設(shè)備的新材料。借助WorldCommunityGrid的強(qiáng)大計(jì)算能力，研究人員可以計(jì)算幾十萬(wàn)種有機(jī)材料的電子屬性（數(shù)量是可在實(shí)驗(yàn)室中測(cè)試的材料種類(lèi)的數(shù)千倍），并確定最有希望用于開(kāi)發(fā)低成本太陽(yáng)能技術(shù)的材料。
    我們生活在“能源時(shí)代”。當(dāng)前以化石燃料為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)必須為以可再生能源為基礎(chǔ)的未來(lái)經(jīng)濟(jì)讓路，但實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)卻是人類(lèi)面臨的最大挑戰(zhàn)之一�；瘜W(xué)通過(guò)發(fā)現(xiàn)具備以下特點(diǎn)的新材料來(lái)應(yīng)對(duì)該挑戰(zhàn)：材料應(yīng)當(dāng)可以充分吸收太陽(yáng)輻射，存儲(chǔ)太陽(yáng)能以供今后使用，并在需要時(shí)可以將存儲(chǔ)的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為其他能量。
    “清潔能源項(xiàng)目”使用計(jì)算化學(xué)，根據(jù)人們的意愿，幫助尋找最適用于提供廉價(jià)太陽(yáng)能電池的有機(jī)光伏材料和燃料電池發(fā)電中所使用的高分子膜的分子，并確定如何才能最好地組合這些分子以制作這些設(shè)備。通過(guò)幫助組合搜索數(shù)以千計(jì)的可能系統(tǒng)，WorldCommunityGrid志愿者為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)做出了貢獻(xiàn)。
    研究人員采用分子力學(xué)和電子結(jié)構(gòu)計(jì)算，來(lái)預(yù)測(cè)有可能成下一代太陽(yáng)能電池材料的分子的光學(xué)和傳輸特性。
    a)第1階段執(zhí)行分子力學(xué)計(jì)算：在該項(xiàng)目的第1階段，計(jì)算主要集中于了解假定的候選分子塊如何形成一個(gè)實(shí)體（晶體、膜、聚合體...），并預(yù)測(cè)該實(shí)體是否具備可用于太陽(yáng)能電池的適當(dāng)電子屬性。這些計(jì)算在該項(xiàng)目的第1階段中由哈佛大學(xué)Karplus小組開(kāi)發(fā)的CHARMM分子力學(xué)軟件程序包執(zhí)行。要了解更多信息，請(qǐng)參閱清潔能源項(xiàng)目-第1階段。
    b)第2階段要執(zhí)行電子結(jié)構(gòu)計(jì)算：為了獲取候選太陽(yáng)能材料更準(zhǔn)確的光學(xué)、電子和其他物理屬性，將對(duì)每種候選材料進(jìn)行量子力學(xué)計(jì)算。這些計(jì)算將通過(guò)Q-Chem,Inc.開(kāi)發(fā)的Q-Chem量子化學(xué)軟件來(lái)執(zhí)行。這項(xiàng)工作將生成有用的數(shù)據(jù)庫(kù)，其中包含有關(guān)大量化合物屬性的信息。此階段還將直接幫助實(shí)驗(yàn)小組設(shè)計(jì)改進(jìn)的太陽(yáng)能電池。
    WorldCommunityGrid和哈佛大學(xué)化學(xué)與化學(xué)生物系的研究人員正合作開(kāi)發(fā)使用有機(jī)分子材料的高效廉價(jià)的太陽(yáng)能電池，以便能夠通過(guò)可再生能源滿足未來(lái)全球的能源需求。
    如果當(dāng)前太陽(yáng)能電池的成本可以降低到原來(lái)的1/5到1/10，那么許多國(guó)家或地區(qū)就可能使用太陽(yáng)能電池來(lái)供應(yīng)20%的電量。有理由預(yù)期，隨著行業(yè)的發(fā)展以及規(guī)模經(jīng)濟(jì)的實(shí)現(xiàn)，制造硅太陽(yáng)能電池的成本將下降到原來(lái)的1/2到1/3，但這對(duì)于實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池的革命性應(yīng)用還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠。
    鑒于對(duì)更為廉價(jià)的太陽(yáng)能電池的需求日益增加，在基于碳或有機(jī)太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的研究為低成本材料和采用高吞吐量卷軸式鍍膜機(jī)（類(lèi)似于印報(bào)機(jī)）的低成本制造流程的可能性打開(kāi)了大門(mén)。這些主要由碳原子構(gòu)成的材料可能兼?zhèn)鋫鹘y(tǒng)半導(dǎo)體的電子屬性以及塑料材料出色的力學(xué)和加工屬性。
    目前有機(jī)太陽(yáng)能電池的能量轉(zhuǎn)化率約為5%，而在連續(xù)照明的情況下使用壽命超過(guò)1000小時(shí)，接近于進(jìn)入特定環(huán)境商用太陽(yáng)能電池市場(chǎng)所需的值。
    市面上一些實(shí)際的太陽(yáng)能電池產(chǎn)品包括：手機(jī)和筆記本的便攜式電池充電器、應(yīng)急發(fā)電機(jī)以及戶外設(shè)備，例如帳篷和背包。盡管如此，要取得更大的市場(chǎng)份額，特別是要滿足2050年全球的能源需求（請(qǐng)參閱清潔能源項(xiàng)目-第1階段），必須大幅度提高這些光伏產(chǎn)品的使用壽命和效率。例如，要使用這些材料作為未來(lái)全球的主要能源，那么轉(zhuǎn)化效率達(dá)到15%、使用壽命不低于10000小時(shí)是完全合理的要求。
    KVASOFTCITIES項(xiàng)目進(jìn)行有機(jī)光伏屋頂天蓬試驗(yàn)。MITEI和葡萄牙政府為此提供支持。
    WorldCommunityGrid和清潔能源項(xiàng)目
    網(wǎng)格計(jì)算基于這樣的理念：全球的計(jì)算能力不再集中于超級(jí)計(jì)算機(jī)中心，而是分布在全球數(shù)以?xún)|計(jì)的個(gè)人計(jì)算機(jī)上。因此，網(wǎng)格計(jì)算是一種為科學(xué)領(lǐng)域開(kāi)放新計(jì)算資源的方法。以科學(xué)合作為宗旨，來(lái)自哈佛大學(xué)化學(xué)與化學(xué)生物學(xué)系的科學(xué)家與IBM的WorldCommunityGrid及其龐大的志愿成員全體合作，使用其分布式計(jì)算基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。這種合作關(guān)系的重要性有賴(lài)于我們可以將WorldCommunityGrid巨大的計(jì)算能力部署到以下方面：1)設(shè)計(jì)數(shù)以千計(jì)適合于有機(jī)太陽(yáng)能電池應(yīng)用的傳統(tǒng)/非傳統(tǒng)材料（分子級(jí)別）；2)創(chuàng)建分子結(jié)構(gòu)及其光伏特性（通過(guò)量子化學(xué)方法得到）的數(shù)據(jù)庫(kù)。
    該項(xiàng)目的第1階段采用CHARMM軟件來(lái)預(yù)測(cè)候選分子塊如何組合成一個(gè)實(shí)體，并了解該實(shí)體的屬性是否適合作為用于太陽(yáng)能電池的候選材料。該項(xiàng)目的第2階段使用量子力學(xué)計(jì)算來(lái)更精確地預(yù)測(cè)這些候選實(shí)體是否具備用于制造太陽(yáng)能電池所需的電子及物理方面的屬性。這些電子結(jié)構(gòu)計(jì)算將通過(guò)Q-Chem,Inc.開(kāi)發(fā)的Q-Chem量子化學(xué)軟件來(lái)執(zhí)行。
    我們希望該項(xiàng)目能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)計(jì)的能力，并為實(shí)驗(yàn)人員提供洞察力，以使他們能夠設(shè)計(jì)出滿足實(shí)用設(shè)備高標(biāo)準(zhǔn)（在空氣中化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定的材料、與太陽(yáng)光譜兼容的吸光特性以及高電荷承載傳輸特征）的新化合物。
    最終，依靠WorldCommunityGrid的支持，哈佛大學(xué)的科學(xué)家們希望發(fā)明一種新材料，以生產(chǎn)高效廉價(jià)的太陽(yáng)能電池，從而為人類(lèi)未來(lái)的能源需求提供一種切實(shí)可行的解決方案。