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劉文柱?受訪者供圖“真正解決實(shí)干中的問(wèn)題，滿足國(guó)家最緊迫的需求?！边@是中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所（以下簡(jiǎn)稱上海微系統(tǒng)所）研究員劉文柱不變的初心。年僅34歲的劉文柱已專注太陽(yáng)電池研究12年，由他主導(dǎo)開(kāi)發(fā)的柔性單晶硅太陽(yáng)電池打破了業(yè)界對(duì)單晶硅技術(shù)的固有認(rèn)知，為全球光伏領(lǐng)域的研究指明了方向。該成果已被用于我國(guó)多個(gè)型號(hào)的太陽(yáng)能無(wú)人機(jī)和浮空器平臺(tái)，以及南極科考可再生能源系統(tǒng)，并在許多戰(zhàn)略場(chǎng)景中展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。日前，獲得第二屆“中國(guó)科學(xué)院青年五四獎(jiǎng)?wù)隆钡膭⑽闹鶎?duì)記者說(shuō)，他對(duì)自己有兩個(gè)要求：第一，做原創(chuàng)研究，而非追隨他人腳步；第二，瞄準(zhǔn)工程上遇到的真實(shí)問(wèn)題，而非為了發(fā)表論文去“制造”問(wèn)題?？蒲徐`感源于生活單晶硅太陽(yáng)電池發(fā)明近70年來(lái)，光伏領(lǐng)域的科學(xué)家一直有個(gè)共識(shí)，即單晶硅材質(zhì)很“脆”，柔韌性差，容易斷裂，這限制了單晶硅太陽(yáng)電池的應(yīng)用場(chǎng)景。“那些做薄膜太陽(yáng)電池的人，為了突出其重要性，總會(huì)用一頁(yè)P(yáng)PT強(qiáng)調(diào)‘單晶硅太陽(yáng)電池?zé)o法進(jìn)行柔性應(yīng)用’?！眲⑽闹f(shuō)。這一固有認(rèn)知最終被劉文柱團(tuán)隊(duì)打破了。2023年5月24日，劉文柱等人在《自然》發(fā)表封面論文，宣布能夠彎曲超過(guò)360度的柔性單晶硅太陽(yáng)電池誕生。時(shí)隔一年，劉文柱參加光伏展會(huì)時(shí)發(fā)現(xiàn)，柔性單晶硅太陽(yáng)電池這一成果已經(jīng)引領(lǐng)了光伏領(lǐng)域的風(fēng)潮，各大公司甚至專門成立事業(yè)部對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)。那么，劉文柱團(tuán)隊(duì)是如何把“脆脆的”硅片變軟的？答案是，他們開(kāi)發(fā)了一種全新的邊緣圓滑處理技術(shù)。而這竟是劉文柱從生活小事中獲得的啟發(fā)?！拔覀兌贾溃沾杀P子摔在地上會(huì)碎，但如果運(yùn)氣好，盤子只會(huì)出現(xiàn)裂紋而不會(huì)碎。我發(fā)現(xiàn)裂紋總是從邊緣開(kāi)始出現(xiàn)，那么硅片的斷裂也是如此嗎？”劉文柱迫不及待想要弄清楚硅片斷裂的全過(guò)程。于是，他請(qǐng)研究流體力學(xué)的師弟楊自強(qiáng)對(duì)硅片斷裂的瞬間進(jìn)行逐幀分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，硅片的力學(xué)短板就在其邊緣。受此啟發(fā)，劉文柱團(tuán)隊(duì)將硅片的邊緣進(jìn)行圓滑處理，既能提升其柔韌性，又能保證電池效率不下降。劉文柱告訴《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，日常生活就是他科研靈感的寶庫(kù)，對(duì)于具有科學(xué)敏感性的人來(lái)說(shuō)，對(duì)生活細(xì)微的觀察和獨(dú)特的思考常常引發(fā)創(chuàng)新的突破。比如，走在路上時(shí)，劉文柱會(huì)想：為什么不把路燈上的太陽(yáng)能電池板面積做大，使其接收更多陽(yáng)光、發(fā)電能力更強(qiáng)呢？他又想到了限制太陽(yáng)能電池板面積的原因——在大風(fēng)天氣下容易被掀翻，甚至把路燈桿壓斷。解決這一問(wèn)題的方法就是把電池板做成柔性纏繞在路燈桿上，360度接受陽(yáng)光照射，從而延長(zhǎng)發(fā)電時(shí)間。這就是那期《自然》封面圖片靈感的來(lái)源。時(shí)時(shí)在思考，處處?kù)`感來(lái)?；蛟S，這就是科研人員最好的狀態(tài)。扎根太陽(yáng)電池研究12年2012年，在山東大學(xué)物理學(xué)院讀大四的劉文柱即將本科畢業(yè)。在開(kāi)展畢業(yè)設(shè)計(jì)時(shí)，劉文柱跟隨導(dǎo)師林兆軍，在實(shí)驗(yàn)室做起了太陽(yáng)電池。他越做越覺(jué)得有意思，從此與太陽(yáng)電池“結(jié)緣”。當(dāng)時(shí)，劉文柱做的是染料敏化太陽(yáng)電池，與他現(xiàn)在研究的硅太陽(yáng)電池是完全不同的種類。由于染料敏化太陽(yáng)電池效率低，且液態(tài)電解質(zhì)容易泄漏，對(duì)土壤和水造成不可逆的損害，已逐漸隨技術(shù)的進(jìn)步而被淘汰。本科畢業(yè)后，劉文柱來(lái)到上海微系統(tǒng)所碩博連讀。在此期間，導(dǎo)師劉正新給了他最大的自由和無(wú)條件的支持，這也影響到劉文柱做導(dǎo)師后帶學(xué)生的風(fēng)格。劉文柱常說(shuō)：“激發(fā)年輕人的創(chuàng)造力，關(guān)鍵是要給他們充分的自由。”而在沙特阿拉伯阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)從事博士后研究的經(jīng)歷，更是帶給了劉文柱不一樣的人生體驗(yàn)。該“網(wǎng)紅學(xué)?！本o鄰海邊，劉文柱經(jīng)常與同學(xué)一起在海邊散步，還會(huì)開(kāi)車去沙漠露營(yíng)、看星星。學(xué)校分配給劉文柱的“宿舍”是500平方米的別墅，他時(shí)常在周末邀請(qǐng)不同研究領(lǐng)域的朋友一起做飯、聊天，這奠定了劉文柱與不同領(lǐng)域研究者密切溝通、交叉合作的基礎(chǔ)。正如劉文柱所說(shuō)，“單打獨(dú)斗的時(shí)代早已過(guò)去，交叉合作才更容易創(chuàng)新”。從沙特回國(guó)后，劉文柱繼續(xù)在上海微系統(tǒng)所從事科研工作。扎根太陽(yáng)電池領(lǐng)域12年，劉文柱見(jiàn)證了該產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，更對(duì)中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的未來(lái)充滿信心?！拔医?jīng)常聽(tīng)到有人說(shuō)，中國(guó)的太陽(yáng)電池是勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè)，靠的是人力資源成本低，這種說(shuō)法是完全錯(cuò)誤的，透著對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)的無(wú)知?！眲⑽闹鶕u著頭說(shuō)。他向《中國(guó)科學(xué)報(bào)》介紹：“10多年來(lái)，中國(guó)光伏發(fā)電的成本降至不到原來(lái)的1/20，遠(yuǎn)低于火力發(fā)電。中國(guó)光伏無(wú)論是科學(xué)研究還是產(chǎn)業(yè)，都在世界上遙遙領(lǐng)先?！眲⑽闹硎荆缃?，人工智能等更多新技術(shù)不斷與光伏產(chǎn)業(yè)融合。國(guó)家將發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)作為戰(zhàn)略性問(wèn)題，無(wú)論從能源安全還是民生問(wèn)題上來(lái)講，都具有重要意義。目前，占據(jù)90%以上市場(chǎng)份額的單晶硅太陽(yáng)電池，其效率逐漸逼近理論極限，科學(xué)家正在尋找新出路。劉文柱表示，未來(lái)一段時(shí)間，單晶硅太陽(yáng)電池仍將占據(jù)市場(chǎng)主流，但再往后將是單晶硅和其他材料疊加在一起的多結(jié)太陽(yáng)電池的天下。好心態(tài)助力科研在研究過(guò)程中，劉文柱遇到過(guò)許多意想不到的困難，但他坦言，自己并未經(jīng)歷過(guò)所謂“低谷期”。這與劉文柱的心態(tài)有關(guān)。每每遇到困難，他不僅不會(huì)沮喪，反而感到高興。他認(rèn)為，如果一項(xiàng)研究很容易完成，那么其科學(xué)品味一定不高，這樣的研究“誰(shuí)都能做”，沒(méi)有挑戰(zhàn)性。劉文柱經(jīng)常告訴學(xué)生：“一個(gè)好的研究課題，不是你在開(kāi)始時(shí)就能預(yù)測(cè)到結(jié)果，相反，真正的發(fā)現(xiàn)往往發(fā)生在結(jié)果與預(yù)期不符的時(shí)刻。這些時(shí)刻標(biāo)志著你站在了知識(shí)的邊界上，再拿一根針往前刺一刺，就能夠邁出一大步?！?022年5月，劉文柱及其學(xué)生在《自然》子刊發(fā)文。他們發(fā)現(xiàn)了摻雜非晶硅薄膜中的反常Staebler-Wronski效應(yīng)，并詳細(xì)解釋了背后的物理原因。這個(gè)發(fā)現(xiàn)就來(lái)源于一次實(shí)驗(yàn)中的“意外”——大多數(shù)材料被太陽(yáng)光照射后，導(dǎo)電性能會(huì)下降，而劉文柱的學(xué)生在做實(shí)驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)，光照竟提升了試驗(yàn)材料的導(dǎo)電性能。他們“揪住”這個(gè)反?，F(xiàn)象，重復(fù)多次實(shí)驗(yàn)，最后才獲得了突破性發(fā)現(xiàn)。劉文柱的好心態(tài)不僅體現(xiàn)在困難面前。在如今“越來(lái)越卷”的學(xué)術(shù)環(huán)境下，許多年輕人每年都會(huì)發(fā)表大量論文以保持高產(chǎn)出。劉文柱則選擇了另一條道路——在他博士后出站回國(guó)4年多的時(shí)間里，僅發(fā)表了3篇論文，但他每年只專注于一項(xiàng)研究。對(duì)劉文柱而言，成就感的真正來(lái)源并不是論文的產(chǎn)出或榮譽(yù)的加持，而是做出顛覆性科研成果?！白龅煤貌缓?，自己心里最清楚?！薄白冯S自己的興趣，結(jié)合國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略，只要在正確的方向上保持熱情和執(zhí)著，終將有所成就”，這是他對(duì)當(dāng)下年輕科研人員最誠(chéng)摯的建議。（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2024-07-23?第1版?要聞）