“我來東莞，這是一個明智的決定?！痹跂|莞松山湖材料實(shí)驗(yàn)室，姜巖負(fù)責(zé)能源材料與光電科學(xué)團(tuán)隊(duì)，主要從事新一代低成本高性能薄膜太陽能電池的研發(fā)。
在汪衛(wèi)華院士的越洋電話邀請下，姜巖博士2020年10月離開瑞士，進(jìn)駐松山湖材料實(shí)驗(yàn)室擔(dān)任特聘研究員、博士生導(dǎo)師。一年間，他搭建研發(fā)平臺組建團(tuán)隊(duì)，在太陽能電池研發(fā)方面開辟了全新賽道，在推動新材料科技中國產(chǎn)業(yè)化上邁出了關(guān)鍵的一步。
致力研發(fā)太陽能電池
中國二氧化碳排放力爭于2030年前達(dá)到峰值，努力爭取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。大力發(fā)展碳中和技術(shù)，積極推進(jìn)能源革命是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。太陽能作為一種發(fā)展速度最快的清潔能源，能夠滿足未來太瓦級的能源需求，已經(jīng)成為國家能源轉(zhuǎn)型的重要領(lǐng)域。
目前硅基電池是市場化程度最高的太陽能電池技術(shù)。高效率硅電池需要使用高純硅，提純工藝能耗高，此外，吸收層較厚（>100微米）導(dǎo)致電池質(zhì)量重，難于滿足便攜式、柔性及空間等應(yīng)用場景的需求，因而發(fā)展新型高效薄膜太陽能電池技術(shù)迫在眉睫。
2010年9月，姜巖從中山大學(xué)保送到中國科學(xué)院化學(xué)研究所，從此撲進(jìn)新型太陽能電池研發(fā)領(lǐng)域，2015年取得博士學(xué)位后先后轉(zhuǎn)戰(zhàn)日本、瑞士等國家，聚焦于深入理解鈣鈦礦電池載流子輸運(yùn)，光、電學(xué)損失及失效機(jī)制等關(guān)鍵科學(xué)問題，開發(fā)了效率達(dá)24.6%的鈣鈦礦/銅銦鎵硒四端疊層電池（世界記錄25.9%），在國際上首次實(shí)現(xiàn)電池在真空下連續(xù)工作4750小時效率保持在80%以上的記錄，為鈣鈦礦電池的空間應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。提出了解決鈣鈦礦薄膜大面積均勻涂布及電池使用過程中鉛泄露等產(chǎn)業(yè)化技術(shù)難題的有效策略。相關(guān)工作在NatureEnergy等國際頂尖期刊上發(fā)表47篇，其中8篇被ESI評選為高引用論文，成為行業(yè)新秀。
事實(shí)上，鈣鈦礦材料2009年首次應(yīng)用于光伏技術(shù)，但十余年間，鈣鈦礦太陽能電池的光電能量轉(zhuǎn)換效率突飛猛進(jìn)，目前已超過多晶硅太陽能電池，而發(fā)電成本卻低于硅電池。因此，鈣鈦礦太陽能電池被評價為光伏研究領(lǐng)域極具競爭力、最有希望實(shí)現(xiàn)低成本發(fā)電的光伏技術(shù)。
“十四五”期間，國家智慧能源系統(tǒng)的建設(shè)將以高能效為中心，以需求作為導(dǎo)向。鈣鈦礦太陽能電池憑借制備成本低、工藝簡單、輕質(zhì)及易集成等特點(diǎn)，未來在小型化智能電子器件、可穿戴能源器件，建筑一體化光伏，航空航天光伏等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
既然鈣鈦礦電池很便宜，發(fā)電又“給力”，應(yīng)用廣泛，那為什么目前市面上還是硅電池更常見？
姜巖教授坦言：“這種新型太陽能電池‘不好做’?！逼渲?，太陽能電池的關(guān)鍵部位是鈣鈦礦薄膜，這種薄膜面積要足夠大、質(zhì)量要足夠好，才能應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)市場化。現(xiàn)階段，超過22%國際認(rèn)證效率的鈣鈦礦太陽能電池模塊面積只能達(dá)到1平方厘米，依靠現(xiàn)有制備薄膜的技術(shù)，鈣鈦礦薄膜的面積越大，越容易出現(xiàn)缺陷，電池的效率就越低。
目前，姜巖教授帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，選擇熱力學(xué)穩(wěn)定的鈣鈦礦材料體系，研發(fā)易于放大的鈣鈦礦薄膜制備工藝，優(yōu)化鈣鈦礦單節(jié)及疊層電池結(jié)構(gòu)，以降低電池內(nèi)部的光學(xué)及電學(xué)損失，提高電池的性能及穩(wěn)定性。致力于理解鈣鈦礦基太陽能電池光學(xué)、電學(xué)損失及失效機(jī)制，解決鈣鈦礦基太陽能電池市場化過程中面臨的技術(shù)挑戰(zhàn)。
松山湖適合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)
“誰掌握材料，誰就掌握未來！”中科院院士、松山湖材料實(shí)驗(yàn)室理事長王恩哥的期待，正逐步變成現(xiàn)實(shí)。
目前，松山湖材料實(shí)驗(yàn)室布局前沿科學(xué)研究、公共技術(shù)平臺和大科學(xué)裝置，創(chuàng)新樣板工廠，粵港澳交叉科學(xué)中心四大核心板塊，形成前沿基礎(chǔ)研究、應(yīng)用基礎(chǔ)研究、產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究、產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的創(chuàng)新模式。強(qiáng)大的科研力量，讓松山湖材料實(shí)驗(yàn)室成為吸引人才的“磁場”。短短三年間，東莞松山湖材料實(shí)驗(yàn)室就吸引了近900名科技人才，其中就有8名院士、376名博士人才，承擔(dān)國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計劃的46項(xiàng)目，引進(jìn)創(chuàng)新樣板工廠團(tuán)隊(duì)24個，并與多個國內(nèi)外著名企業(yè)開展深度產(chǎn)業(yè)化的合作。
近年來，東莞市緊抓粵港澳大灣區(qū)國際科技創(chuàng)新中心和綜合性國家科學(xué)中心建設(shè)的機(jī)遇，在松山湖科學(xué)城構(gòu)建了從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)培育的完整創(chuàng)新生態(tài)：這里既有中國散裂中子源、南方先進(jìn)光源等世界性的大科學(xué)裝置，又有松山湖材料實(shí)驗(yàn)室等科技創(chuàng)新平臺，還吸納了華為、生益科技等眾多龍頭企業(yè)，為推進(jìn)國際性的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)打下了良好基礎(chǔ)。
松山湖還提供優(yōu)質(zhì)的硬件和服務(wù)，科研人才開展創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)提供全方位、全時段的支持。
在硬件配套上，松山湖瞄準(zhǔn)國內(nèi)外高層次人才需求，高質(zhì)量推進(jìn)環(huán)境升級，在社區(qū)里注入國際化、智能化、年輕化的元素，為科學(xué)家和創(chuàng)業(yè)者工作、生活提供多元化的配套。如引進(jìn)國際化的商業(yè)品牌和服務(wù)平臺，建設(shè)健身房等生活設(shè)施；引進(jìn)一批“網(wǎng)紅”品牌，吸引青年人才居??；實(shí)現(xiàn)社區(qū)5G全覆蓋，通過智能識別、精確導(dǎo)航等技術(shù)加強(qiáng)園區(qū)的智能化管理等。
在軟環(huán)境上，松山湖致力于提供適合創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的低成本、高水平服務(wù)。在政策引導(dǎo)上，東莞將把先行先試政策放在社區(qū)實(shí)施，打造為科技體制機(jī)制改革的試驗(yàn)田，并研究出臺專項(xiàng)扶持政策，對場地補(bǔ)貼、科技金融、項(xiàng)目配套等予以支持。在活動組織上，將把院士峰會、技術(shù)經(jīng)理人培訓(xùn)班、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽引入松山湖，打造高層次的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)“朋友圈”。
汪衛(wèi)華院士的大力支持下，姜巖來到東莞松山湖材料實(shí)驗(yàn)室，僅僅一年時間就搭建了平臺、組建了團(tuán)隊(duì)，正在科研賽道上飛馳?！皷|莞人才服務(wù)制度化、常態(tài)化、人情化、高效化。愛人就近工作，我沒有后顧之憂，完全可以安居樂業(yè)?！苯獛r坦言：“目前有平臺，有課題，科研經(jīng)費(fèi)充足，非常歡迎碩士、博士研究生、博士后研究人才加盟，一起在科研賽道上比翼齊飛。”