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立足能源危機(jī)  尋求破題之道

能源問題、氣候危機(jī)，這幾個(gè)簡單又沉重的字是人類科技與社會發(fā)展歷程中無法避免的挑戰(zhàn)。半導(dǎo)體的光生伏特效應(yīng)可以實(shí)現(xiàn)太陽能到電能的轉(zhuǎn)換，基于此的光伏技術(shù)可推動(dòng)“零碳”綠電供給，是解決能源安全、環(huán)境污染等問題的理想途徑之一。目前的商業(yè)化晶硅光伏技術(shù)受材料、工藝等限制，其成本高昂且光電轉(zhuǎn)換效率已接近理論上限。相比之下，新型的鈣鈦礦光伏電池效率接近晶硅光伏電池，且價(jià)格低廉、可液相制備，有望將光伏成本降低至目前的1/3。因此，發(fā)展鈣鈦礦光伏電池有望提高我國在能源領(lǐng)域的話語權(quán)。

深耕于新型光伏這一領(lǐng)域，楊雙不是追隨者，而是領(lǐng)跑者。

在華東理工大學(xué)提前攻讀博士學(xué)位期間，對科研極富熱情的他加入了楊化桂教授課題組。一開始，他的研究方向集中于染料敏化電池。2013年，在第五屆中國國際納米科學(xué)技術(shù)會議（CHINANANO）上，楊雙發(fā)表了相關(guān)研究進(jìn)展的口頭報(bào)告。無巧不成書，染料敏化電池的開創(chuàng)者——Michael Gr?tzel教授也出席了會議，并對楊雙的報(bào)告給予贊揚(yáng)。這次彌足珍貴的經(jīng)歷更加堅(jiān)定了楊雙對科研的求索之心。

自上世紀(jì)90年代起，染料敏化電池已經(jīng)在高速發(fā)展的道路上“飛馳”了20余年時(shí)間，逐漸放慢的研究進(jìn)展沒有辦法滿足楊雙實(shí)現(xiàn)“從0到1”突破的追求。當(dāng)時(shí)還不成熟的鈣鈦礦光伏研究方向，就成為了楊雙的“試驗(yàn)田”。事實(shí)證明，這是一次正確的抉擇。鈣鈦礦結(jié)構(gòu)電池以極低的成本獲取超出染料敏化電池的光電轉(zhuǎn)化效率，并且這個(gè)數(shù)值每隔一段時(shí)間都在被高速刷新。

然而，鈣鈦礦穩(wěn)定性差，在水、氧、光、熱、輻射等刺激下易分解，這是該技術(shù)發(fā)展的“卡脖子”難題。

無論理論上的光電轉(zhuǎn)化率有多高，鈣鈦礦電池的穩(wěn)定性問題始終是大面積推廣的一大難題。為了讓低成本清潔能源的春風(fēng)拂遍尋常百姓家，楊雙開展了“分解機(jī)制-界面調(diào)控-器件應(yīng)用”的系統(tǒng)研究，以提升器件在空氣環(huán)境、工作環(huán)境和特殊環(huán)境下的穩(wěn)定性。在這一領(lǐng)域里，楊雙提出分子功能化半導(dǎo)體異質(zhì)結(jié)新概念，發(fā)展了一套理論設(shè)計(jì)及精準(zhǔn)調(diào)控功能化表面的通用方法，賦予材料獨(dú)特的疏水、載流子離域等新奇特性，突破了光伏材料的空氣環(huán)境穩(wěn)定性瓶頸；建立具有普適性的光電器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及界面鈍化新方法，率先提出含氧酸鹽原位自發(fā)鈍化層設(shè)計(jì)思路，研制出一系列高性能、穩(wěn)定的鈍化層材料，構(gòu)筑出高溫/光照條件下工作壽命近萬小時(shí)的鈣鈦礦光伏器件。

與國家重大需求結(jié)合，將科研創(chuàng)新落實(shí)到實(shí)際應(yīng)用，這是楊雙從事科研工作以來一直謹(jǐn)記的初心。目前，他研發(fā)的部分鈣鈦礦光伏器件的鈍化工藝專利已授權(quán)轉(zhuǎn)讓，并被多個(gè)能源公司予以試用，獲得了良好的效果。此外，他還積極發(fā)展大面積的材料鈍化與組裝新技術(shù)，提升產(chǎn)業(yè)化鈣鈦礦器件的穩(wěn)定性。

漫漫求學(xué)路 科研從懵懂到成熟

科研道路上最重要的影響因素是什么？楊雙給出的回答是“導(dǎo)師很重要”。剛進(jìn)入華理讀研時(shí)，楊雙坦言自己對科研約等于一竅不通的“門外漢”。而進(jìn)入楊化桂教授課題組的初衷也很純粹——“想找一個(gè)科研能力強(qiáng)的導(dǎo)師”。正如楊雙當(dāng)時(shí)所希望的那樣，楊化桂教授在他的科研之路成長中起到了至關(guān)重要的作用。

楊化桂教授是一位待科研如孩子般純粹的科研工作者，對學(xué)生的高標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)要求和以身作則，起到了作為導(dǎo)師和榜樣的表率作用。讓楊雙印象深刻的是，楊化桂教授時(shí)常與學(xué)生提及“科研品味”的問題。在楊雙看來，對一個(gè)科研方向在進(jìn)行自我評估后，認(rèn)為有前景并且努力實(shí)現(xiàn)從無到有的突破就是一種高科研品味的體現(xiàn)，而單純?yōu)榱税l(fā)論文和成果指標(biāo)敷衍了事便是一種低的科研品味。

博士畢業(yè)后，楊雙先后在新加坡南洋理工大學(xué)和美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校從事博士后研究。這兩段經(jīng)歷，也讓楊雙在鈣鈦礦研究上“靜下來，鉆進(jìn)去”。

剛到美國內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校進(jìn)行博士后研究時(shí)，實(shí)驗(yàn)室的資源相對緊張。“可能10個(gè)人用1臺手套箱”，他不得不晝夜顛倒，排班在凌晨，4點(diǎn)就摸黑到實(shí)驗(yàn)室做實(shí)驗(yàn)，而這一切持續(xù)了兩三個(gè)月，直到實(shí)驗(yàn)室引進(jìn)新設(shè)備才結(jié)束。在鈣鈦礦領(lǐng)域，楊雙是作為開拓者的身份探尋未知的原野，在大家專注于光電轉(zhuǎn)化效率的時(shí)候，他已經(jīng)將眼光投向穩(wěn)定性問題；而當(dāng)水氧穩(wěn)定性成為熱點(diǎn)，光穩(wěn)定性又映入了楊雙的眼簾。他不甘于做陪跑者，求知的熱情和科研的天分讓他積極地領(lǐng)跑在賽道前列。

如今，楊雙已成長為一位優(yōu)秀的青年科研工作者，主持了國家自然科學(xué)基金、上海市“基礎(chǔ)研究特區(qū)”項(xiàng)目、上海市自然科學(xué)基金、江蘇省基礎(chǔ)研究計(jì)劃、企業(yè)委托項(xiàng)目等多個(gè)研究課題，入選國家優(yōu)秀青年基金、“上海科技青年35人引領(lǐng)計(jì)劃”等，以第一或通訊作者在Science、Nat. Energy、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等國際知名期刊發(fā)表論文50余篇，包括ESI高被引論文9篇，ESI熱文4篇，封面論文11篇，被引用7000余次。

因材施教 做好學(xué)生的引路人

不求桃李滿天下，但求育人以成才。在楊雙看來，班導(dǎo)師和博士生導(dǎo)師的雙重身份內(nèi)核有相似之處，那就是因材施教。無論在什么時(shí)候，學(xué)生本身的特質(zhì)是最重要的。

楊雙積極投身本科教學(xué)第一線，對學(xué)生因材施教，循循善誘，主講、參講了“光電材料與器件”“新能源材料與器件概論”“電催化材料與器件”等課程。在教學(xué)中，楊雙非常重視基礎(chǔ)知識的深入探索與前沿發(fā)展的融會貫通，時(shí)常在課堂中講解領(lǐng)域內(nèi)最新理論理解與技術(shù)進(jìn)展，并介紹這些科研突破與經(jīng)典理論之間的聯(lián)系。但楊雙并不一味地鼓勵(lì)本科生將來從事科研，他認(rèn)為“科研的經(jīng)歷是必要的”，但“科研不是每個(gè)人的唯一出路”。他鼓勵(lì)本科生參加“大創(chuàng)”，引導(dǎo)學(xué)生善于思考、勇于創(chuàng)新，啟發(fā)他們在科研道路上勇敢地邁出第一步。

而對于研究生的培養(yǎng)，楊雙認(rèn)為這與做科研一樣，都是一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，要耐得住“生根發(fā)芽”的積累過程，才能最終等到“開花結(jié)果”的收獲時(shí)刻。因此，對學(xué)生要堅(jiān)持“傳道、授業(yè)、解惑”的精神，保證每周至少一次的面對面指導(dǎo)，關(guān)注每一位學(xué)生在科研與心理雙方面的成長，在課題研究上既給予建議，又留有充足的思考與創(chuàng)新空間。針對學(xué)生的不同特點(diǎn)，他會采取不同的引導(dǎo)方式。例如，對剛進(jìn)組的學(xué)生，他更多地給予鼓勵(lì)和科研上的幫助，以樹立科研信心為主，不會為他們設(shè)定硬性的階段性科研指標(biāo)；而對高年級研究生，他又會寄予更多期盼，對學(xué)生的科研進(jìn)度會有督促和要求。

相較于國外導(dǎo)師的“放養(yǎng)政策”，楊雙認(rèn)為國內(nèi)科研環(huán)境下的導(dǎo)師對于學(xué)生更負(fù)責(zé)，這種幫帶制度在很大程度上給予了學(xué)生觸手可及的便利，而他也樂意盡心盡責(zé)地輔導(dǎo)學(xué)生的科研和生活。

楊雙鼓勵(lì)學(xué)生們爭取更高的個(gè)人發(fā)展，為他們前往國內(nèi)外高水平學(xué)校交流、深造提供平臺與機(jī)會。截至目前，楊雙指導(dǎo)研究生共10余人，多人入選或獲得張江樹優(yōu)博培育計(jì)劃、研究生國家獎(jiǎng)學(xué)金、上海市優(yōu)秀畢業(yè)生等榮譽(yù)獎(jiǎng)勵(lì)，其中，不少同學(xué)前往海內(nèi)外名校交流學(xué)習(xí)。

從學(xué)生到導(dǎo)師，楊雙用自己的腳步丈量科研世界，踐行自己心中導(dǎo)師應(yīng)當(dāng)具備的關(guān)愛與品格，將對科研的熱情言傳身教地傳承給學(xué)生。