贺锐参与制作的全钙钛矿叠层太阳电池
探究1平方厘米的电池到底有多牛是贺锐长久以来的课题。
作为材料科学与工程学院2020级的一名博士生,他刚以共同第一作者的身份在Nature发表了一篇关于全钙钛矿叠层太阳能电池最新研究进展的论文。
始于巧合,忠于快乐
以全钙钛矿叠层太阳能电池作为研究方向,源自一些“机缘巧合”。
大二的创新创业项目是贺锐的“科研初体验”。
贺锐本想选择电子陶瓷材料相关的课题,但在朋友的邀请下深入了解光伏后,他决定以光伏作为大创的研究选题。这次经历,让贺锐对光伏萌生了兴趣,也与太阳能电池结下了不解之缘。
大三下学期,贺锐开始在学院的太阳能所(太阳能材料与器件研究所)进行日常的科研训练,同时也为自己光伏方向的毕设积累实验数据。在获得了推免研究生资格后,贺锐将光伏作为自己深造的研究方向,成为太阳能所的一员。
读博后贺锐转到赵德威老师门下,正式开启了搭建实验室,研究全钙钛矿叠层太阳能电池之旅。进到实验室以后,贺锐每天往返于宿舍、食堂、实验室,重复着“三点一线”的研究生活。
早晨九点到实验室,晚上十点离开。觉得疲惫的时候玩会儿跑酷小游戏,听会儿歌,阅读一些文献,再接着做实验。这就是贺锐读博以来的日常。
实验室里的机器轰鸣不休,为了更容易集中精力,保持实验的手法,贺锐喜欢站着进行操作,一站两、三个小时是常有的事。
“我做科研挺快乐的”。
当被问到长此以往是否会疲惫乏味时,贺锐谈到了自己“快乐科研”的理念。
在做实验的过程中,重复与枯燥是不可避免的,因此没有兴趣作为支撑可能会感到痛苦。
但投入过后,实验也会带给人惊喜,“最期待的是做测试的时候,因为这是能够得到效果反馈的时刻,是充满未知的时刻。”
或许是出于积极乐观的心态和上进拼搏的努力,贺锐开玩笑说在全钙钛矿叠层太阳能电池的研究上得到了幸运之神的眷顾。虽然牺牲了很多休息时间,但课题进展相对顺利。
将做出的电池寄到国外研究所进行测试是压力最大的时候,从寄出到反馈要经历一个多月的时间,“这是一场漫长的等待”,贺锐笑着说。
在等待的过程中,尽管心怀忐忑,贺锐也没有停下科研的脚步,时刻关注研究方向的国内外进展,查阅文献并设计新实验,继续向前推进着自己的研究。
今后,贺锐想要继续在更大面积的全钙钛矿叠层电池上实现更高的转换效率。将这个材料放到更大面积的应用场景之中,是贺锐今后想要攻克的难题。
团队合作,导师引导
2022年,贺锐与课题组团队共同创造了1平方厘米的全钙钛矿叠层电池的世界纪录效率,收录在“solar cell efficiency tables (version 61)”之中。
2023年3月,由贺锐所属的赵德威团队和厦门大学、南京理工大学、瑞士联邦材料科学与技术研究所(Empa)及德国波茨坦大学合作研究的最新成果发表于国际顶级期刊Nature。
在这段经历中,贺锐认为收获最多的地方在于各个团队的优势互补以及学科交叉带来的融会贯通。
新材料的合成比较偏向化学,需要与其他团队共同设计合成,交流与协作十分重要。而德国的实验室能够提供更加先进的表征,帮助他们深入探究新材料在器件中的作用机理。
顶刊背后,是贺锐一以贯之的科研努力,以及导师的培养与团队的支持。
读博期间,贺锐发表高水平论文四篇,参与国家重点研发计划、国家自然科学基金项目与四川省杰出科技人才项目,获得21年博士研究生国家奖学金,2021-2022学年四川大学博士生创新奖学金。而导师的培养与其搭建的课题组,是贺锐能够和国内外优秀学者进行合作的基础和平台。
作为导师的第一届博士生,也是课题组的“大师兄”,贺锐不仅从老师那里学到很多,也常在与学弟学妹的讨论中收获颇丰。
实验室最初搭建时,赵老师手把手教他怎么旋涂、蒸镀、封装和测试等等。如果自己摸索的话,要花费一年半载的时间。导师的细致教导,让贺锐的实验和学术水平迅速提升,也为他之后的课题研究打下了基础。
在学术指导方面,即使再忙,赵老师都会逐页地帮贺锐修改论文,甚至连奖项的申请与答辩都会帮他把关。
在给足学术自由的同时,赵老师也如家长般给予了贺锐足够的关怀。
贺锐笑着回忆道,前年有一次打篮球不小心脚骨折了,自己的第一反应是“完了,课题怎么办”,赵老师却嘱咐他先养伤,伤好了再做实验。
“不要压力太大,我对你的工作还是比较认可的”。赵老师的这个评价,令贺锐总算觉得自己没有辜负老师的栽培和期望。
兴趣指引,专注目标
对于科研和实验,贺锐有着浓厚的兴趣。他将其形容为“原始的趣味”:把太阳能小车放在太阳底下就能跑起来,观察这种能量的转换很神奇。
但是该如何记录这个过程呢?贺锐表示他通常会更专注细节,例如记录颜色从第几秒发生了变化、反溶剂的不同滴法会对结果有怎样的影响等等。
相比于课本上具有规律性的知识,在实验中产生的更多是现象,“通过不同的实验现象和得出的结果可以引发更多的思考,这些都是在不断地实验中、顺其自然的发展中发现的”,因此记录着细节的笔记也能够帮助贺锐在后续的反复翻阅中收获额外的灵感。跟随着兴趣,贺锐完成了不计其数的实验,这种兴趣也逐渐演变为“目标驱动力”。
他调侃说自己还真有点“工作狂”。“投入其中的时候其实不会觉得很辛苦”,做研究最疯狂的时候会连轴转一周,每天都在进行实验,之后休息两三天再继续。
目标明确的贺锐非常自律,也能够游刃有余地进行时间管理,“蒸镀大概有2个小时左右,我会利用这段时间阅读文献或是计划下一步如何开展,有时也会进行论文的写作。”
“谋事在人,成事在天。”贺锐始终保持着乐观的态度。对于实验结果的预测,他更倾向于设定较低的期待值,反而“有时候会发生超出期待值的事情”。他享受着科研带来的未知与快乐。
科研与学习之外,贺锐喜欢看电影,尤其是《星际穿越》、《盗梦空间》等科幻类电影。在他看来,机器学习和机器智能也是在未来发展中很有潜力的领域,比如在钙钛矿领域就有文章的研究内容是关于如何使用机器学习筛选材料、探究钙钛矿的最佳组分等等。
充满斗志的贺锐正在向着舒适圈外的领域奔赴,向着促进可再生能源发展的方向努力。