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 “作為廉價(jià)清潔能源領(lǐng)域的翹楚，鈣鈦礦光伏技術(shù)的研究意義更加凸顯。如果能走出實(shí)驗(yàn)室、走上生產(chǎn)線，用電成本將大大降低，有利于實(shí)現(xiàn)‘碳中和’的目標(biāo)……”近日，國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《Science》發(fā)表武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的太陽(yáng)能電池研究成果論文，該研究首次提出鈣鈦礦原位兩步法制備策略，解決了鈣鈦礦太陽(yáng)能電池大面積制備難題，實(shí)現(xiàn)了高效穩(wěn)定太陽(yáng)能電池組件的印刷制備。

作為該論文唯一通訊作者，黃福志教授接受了湖北日?qǐng)?bào)全媒記者的專訪。

沒(méi)有“帽子”，也要回國(guó)

1995年，黃福志考入北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院攻讀學(xué)士、碩士，畢業(yè)后赴澳大利亞墨爾本大學(xué)攻讀博士，在莫納什大學(xué)從事博士后研究。

小小的二氧化鈦納米顆粒居然能夠源源不斷地將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，還不會(huì)像傳統(tǒng)能源那樣產(chǎn)生巨大的污染。黃福志被太陽(yáng)能電池深深吸引，他暗下決心，要將這一研究真正落實(shí)到應(yīng)用，為社會(huì)做出貢獻(xiàn)。

2015年，為了更好地實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化，黃福志選擇回到武漢理工大學(xué)。當(dāng)時(shí)黃福志和家人已在澳大利亞生活多年，回國(guó)一切都要重新開(kāi)始。為了“將科研論文寫(xiě)在祖國(guó)大地上”，黃福志沒(méi)有猶豫，毅然舉家回國(guó)。

“雖然當(dāng)時(shí)只是作為一個(gè)沒(méi)有任何‘帽子’的普通研究者回國(guó)工作，但是只要能夠持續(xù)推進(jìn)鈣鈦礦光伏技術(shù)研究，為祖國(guó)的發(fā)展盡自己的一份力，也值了！”回憶當(dāng)時(shí)的選擇，黃福志毫不后悔。

回國(guó)后，學(xué)校和材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室迅速幫他組建了團(tuán)隊(duì)，短短幾個(gè)月就建好了實(shí)驗(yàn)室，購(gòu)置了各類研究所需的器件制備和表征儀器。

在“冷板凳”上鉆研“熱課題”

黃福志及團(tuán)隊(duì)成員希望集中力量，盡快攻克技術(shù)難題、推進(jìn)科研進(jìn)度。然而，鈣鈦礦光伏是新興技術(shù)，有很多問(wèn)題尚未明晰，實(shí)驗(yàn)效果始終與預(yù)期存在差距。

此時(shí)，黃福志又面臨新的生活考驗(yàn)：孩子對(duì)國(guó)內(nèi)教育環(huán)境不適應(yīng)，家中至親相繼因病去世……“那是一段非常艱難的日子。當(dāng)時(shí)很多人跟我說(shuō)，要多出去開(kāi)會(huì)，讓更多的人認(rèn)識(shí)自己?？墒菚r(shí)間有限，我還是想將更多精力投入到科研攻關(guān)中，最重要的還是要做出成果，所以我每年只參加一次會(huì)議以了解領(lǐng)域進(jìn)展。”他坦言。

經(jīng)過(guò)一段時(shí)間努力，黃福志及團(tuán)隊(duì)制備的小尺寸鈣鈦礦電池（PSC）光電轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平，進(jìn)而著手將小電池制備成大面積組件。這一過(guò)程主要利用slot-die coating法（狹縫擠出涂布法），像“印報(bào)紙”一樣快速印刷制備鈣鈦礦薄膜。但當(dāng)時(shí)實(shí)驗(yàn)室只有一臺(tái)小型的slot-die刮涂機(jī)，精度和穩(wěn)定性無(wú)法滿足基本制備需要；購(gòu)買(mǎi)國(guó)外的刮涂機(jī)，對(duì)方給出300多萬(wàn)元的報(bào)價(jià)，成本遠(yuǎn)高于預(yù)期而且采購(gòu)周期長(zhǎng)。

不馬上解決設(shè)備問(wèn)題，制備高效穩(wěn)定的大面積鈣鈦礦組件、推進(jìn)鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化將淪為空談。黃福志帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)師生深入鉆研，鏖戰(zhàn)近兩個(gè)月，終于設(shè)計(jì)搭建了一臺(tái)能夠滿足使用需求的高精度設(shè)備，為大面積鈣鈦礦組件效率不斷攀升、重復(fù)性大幅度提升打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

不搶發(fā)論文，先完善技術(shù)

2019年，黃福志及團(tuán)隊(duì)攻克了大面積制備的主要難點(diǎn)，取得了重要進(jìn)展。又一個(gè)抉擇出現(xiàn)了：鈣鈦礦技術(shù)發(fā)展很快，是趕緊把論文寫(xiě)出來(lái)、搶先發(fā)表，還是繼續(xù)深入完善整個(gè)技術(shù)？黃福志思索再三，認(rèn)為當(dāng)時(shí)還有部分問(wèn)題沒(méi)有完全弄清，器件效率和穩(wěn)定性還可以進(jìn)一步提升，因而選擇了后者。

經(jīng)過(guò)一年半的艱苦努力，黃福志及團(tuán)隊(duì)終于完善了整個(gè)技術(shù)并在今年春節(jié)將研究成果投遞到《Science》雜志，文章經(jīng)一次修改后被順利接收。“《Science》審稿非常嚴(yán)苛。如果2019年我們就匆匆撰寫(xiě)文章投稿，雖然也很有價(jià)值，但不會(huì)有這次這么順利。”黃福志說(shuō)。

記者問(wèn)，如何理解科學(xué)精神？黃福志臉上多了幾分莊重：“科學(xué)精神的核心就是鉆研與嚴(yán)謹(jǐn)，只有具備鉆研精神才能發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，只有保持嚴(yán)謹(jǐn)才能正確地解決問(wèn)題。”對(duì)此，他的學(xué)生、2019級(jí)碩士研究生田聰聰有著切身感受：“科研攻關(guān)的過(guò)程中，黃老師始終與我們待在實(shí)驗(yàn)室，為了一個(gè)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和結(jié)果的完美呈現(xiàn)，要經(jīng)歷多次失敗和試錯(cuò)。”

在材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，有許多老師秉持“十年磨一劍”的科研攻關(guān)精神。與黃福志同在太陽(yáng)能電池團(tuán)隊(duì)的李蔚所研究的鈣鈦礦電池的TEM表征屬于冷門(mén)方向，他6年扎根研究，今年取得突破性進(jìn)展，成果發(fā)表在國(guó)際能源頂級(jí)期刊《Nature Energy》。唐浩林老師十幾年埋頭燃料電池膜電極的研究，最終攻克難關(guān)，很多公司找上門(mén)尋求合作……

該實(shí)驗(yàn)室黨總支書(shū)記羅小寒說(shuō)，經(jīng)過(guò)30余年的發(fā)展，材料復(fù)合新技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室“堅(jiān)守初心、矢志創(chuàng)新”的精神文化引領(lǐng)一代又一代青年投身科研、勇攀高峰，他們淡泊名利、集智攻關(guān)、甘為人梯，為祖國(guó)科研事業(yè)接續(xù)奮斗。

原標(biāo)題：把太陽(yáng)能“印刷”成電能