瞄准瓶颈求突破的勇毅最可贵

　　2018年夏天，努力终于有了收获。陈永胜团队设计和制备的具有高效、宽光谱吸收特性的叠层有机太阳能电池材料和器件，实现了17.3%的光电转化效率，再次刷新世界纪录。这一成果让有机太阳能电池向产业化迈进了一大步。

　　2007年，他们开始相关研究的时候，整个领域都处于低谷，光电转化效率只有5%左右，最重要的碳纳米材料石墨烯的研究国内当时甚至还是空白。从5%到17.3%，成就这个跨越故事的，是那份“向太阳要能源”的坚定和那份瞄准瓶颈求突破的勇毅。

　　陈永胜说，早期有机太阳能电池研究主要集中在聚合物的给体材料设计合成，活性层是基于富勒烯衍生物受体的本体异质结构。随着相关研究飞速发展，以及器件工艺对材料要求的不断攀升，具有确定化学结构可溶液处理寡聚小分子材料开始引起人们的关注。

　　“这类材料具有结构单一、易提纯、光伏器件结果重现性好的优点。”陈永胜说，早期，大多数小分子溶液处理成膜性不好，因此主要采用蒸镀的方法制备器件，使其应用前景受到限制。如何设计合成性能良好并具有确定分子结构的光伏活性层材料，是各国科学家面临的挑战。

　　那时候，虽然有困难，且有些人对有机太阳能电池的未来缺乏信心而选择退出，但凭借敏锐的洞察力和审慎的分析力，陈永胜和他的团队坚持了下来，果断选择了具有重大风险和挑战的新型可溶液加工处理有机小分子和寡聚物活性材料作为太阳能发电研究突破点。目标既定，雷厉风行。从分子材料设计到光伏器件制备优化，陈永胜带领团队夜以继日展开科研攻关，经过10多年的不懈努力，终于建构出具有鲜明特色的寡聚小分子有机太阳能材料体系。

　　接下来，才有了一次又一次的突破。十几年来，他们在国际著名杂志发表了近300篇学术论文，申请获得超过50项发明专利，在世界范围内打出了中国科学家的名号，使中国真正引领有机太阳能电池领域的研究。

　　每一次突破都意味着一个新的开始

　　每一次突破都意味着一个新的开始。陈永胜总在思考：有机太阳能电池能达到多高的效率，能否最终媲美硅基太阳能电池？有机太阳能电池应用的下一个“痛点”是什么，怎样去破解？

　　其实，在17.3%之前，转化效率已有一系列重要提升。但转化效率每前进一小步，人们会发现，与无机和钙钛矿等材料制备的太阳能电池相比，还是太低。虽然除了效率，光伏技术应用还有多项参考指标，但效率始终是第一位的。如何发挥有机材料优势，通过优化材料设计、改进电池结构及制备工艺获得更高的光电转化效率，就成了一道必答题。

　　从2015年开始，陈永胜带领团队开始有机叠层太阳能电池的研究。在他看来，要达到甚至超过以无机材料为基础的太阳能电池现有目标，设计叠层太阳能电池是一个极具潜力的方案。因为有机叠层太阳能电池可以充分利用和发挥有机/高分子材料的优点，获得具有良好太阳光吸收互补的子电池活性层材料，从而实现更高的光伏效率。

　　基于上述思路，他们利用团队设计合成的系列寡聚小分子制备获得12.7%的有机叠层太阳能电池，刷新了当时有机太阳能电池领域的效率，研究结果发表在领域顶级期刊《自然·光子学》上，该项研究还入选了“2017年中国光学十大进展”。

　　“这一研究结果大大提升了人们对有机太阳能电池的信心，同时表明我们还有更多可以做、必须做的事情。”陈永胜说。正是这句必须做，人们最终等来了中国科学家实现17.3%的有机太阳能电池光电转化效率。

　　“按照我国2016年43.6亿吨标准煤当量能源需求计算，如果有机太阳能电池光电转化效率提高一个百分点，相应的能源需求由太阳能电池来产生，就意味着每年可减少使用4亿吨标准煤，与之相应的可减少二氧化碳排放约1.6亿吨。”陈永胜说。

　　所以，在17.3%之后，陈永胜和他的团队已经开始布局并实施下一步研究规划。“中国是名副其实的大国，必须加强自主创新，把发展的主动权牢牢掌握在自己手中。在新能源和核心材料等核心战略领域，更不能依靠别人。作为科研人员，我们要有副‘宽肩膀’，肩负起应该有的责任。”陈永胜告诉记者，他也希望研究团队与国内企业紧密合作，为中国在这一绿色能源领域的竞争中占据先机。