提高钙钛矿太阳能电池效率与稳定性 西湖大学王睿获达摩院青橙奖

1月8日，15名中国科研新青年亮相达摩院青橙奖颁奖现场，这是一群与众不同的科研青年，他们平均年龄仅有33岁，从潘云鹤、邵峰、杨树锋等院士手里领过青橙奖的这些年轻科学家，不仅获得“青橙学者”桂冠，还有阿里公益支持的每人100万元可自由自配的奖金。创立于2018年的达摩院青橙奖（青年科学家成长计划）至今已连续举办6届，累计向中国27家高校/科研院所的69人授奖，发掘了江文帅、韦东奕、白蕊等青年科研榜样。

中国科研迎来一群新青年 15人攻坚最难课题获百万奖金

举办6届的青橙奖，已然成为优秀青年科学家的风向标，发掘出一大批科研新星，支持他们披荆斩棘，引领学术潮流。此次达摩院青橙学者分享会在浙江大学举行，将更多获奖人带到公众面前，用专业趣味的科普、澎湃的科研热情点燃广大青年人群，展现科学穿越不同年龄、阶层、文化差异的魅力，带动更多人关注和投身科学研究。

达摩院院长张建锋在青橙学者分享会上表示：“他们的科研不仅为我们提供了新思路，更为科技进步和社会发展带来了新的可能性。我们可喜的看到，历届青橙学者们多数坚持从事基础科学研究工作，既有目前热门的人工智能，也有半导体技术、理论数学、生命医学、化学材料等。他们的研究成果获得了7项国家科技奖，并有5位成为所在高校的学院正/副院长，承担了更大的科研责任，他们真正代表了今天中国科学研究研究水平新的高度。”

西湖大学王睿：提高钙钛矿太阳能电池效率与稳定性

西湖大学工学院研究员、加州大学洛杉矶分校材料科学与工程博士王睿是今年青橙奖获奖人之一，他的研究大幅提高了钙钛矿太阳能电池的效率与稳定性，为推动钙钛矿的产业化应用奠定了基础。

王睿从事的研究包括钙钛矿太阳能电池、有机太阳能电池等新型光伏材料的设计与开发。通过对钙钛矿缺陷态物理进行了系统性研究，设计一系列晶界及表面材料改善缺陷并大幅提高钙钛矿太阳能电池的长期稳定性。曾两度打破有机太阳能电池的世界转换效率最高纪录。研究成果发表Nature正刊2篇，Science正刊2篇。

太阳的能量到底有多磅薄？地球距离太阳约有1.5亿公里，接收到的太阳能量仅是太阳总辐射能量的22亿分之一。即便只转化这部分能量的万分之一，也能供给全世界的人们正常生活一天。1954年，为了捕捉巨大的太阳能量，科学家们开发了以晶硅为主的第一代太阳能电池，人类自此找到了合适的容器来接收这份大自然的“馈赠”。

但随着硅电池的研发技术臻于成熟，转化效率却遭遇了瓶颈，当前晶硅太阳能电池实验室最高效率已经达到27%，已非常接近其理论效率天花板。

2009年，钙钛矿太阳能电池问世，这种新型材料在当时的转化效率仅有3%，但学术界对其上限的预估远高于晶硅电池。“它本身的内部离子迁移，实际上是一把双刃剑”王睿表示，克服钙钛矿材料的不稳定性是研究中的难点。在光照下极为活泼的钙钛矿，很容易产生结构的崩塌，这也是钙钛矿至今没有走到大规模应用的原因，它的使用寿命很短，一开始只能使用几小时，后来也就延长到几天。

从0—100，99步是努力，最后一步是契机。当时的王睿没有想到，答案就摆在他触手可及的地方。

2018年，正在喝咖啡的王睿突发奇想查阅了咖啡因的结构，他发现这个结构上有两个官能团，正巧与团队此前研究发现能控制钙钛矿结晶、使材料生长更好的官能团一样。在将咖啡因添加到钙钛矿太阳能电池中后，电池的输出功率居然真的大大提高。这一喝咖啡喝出的发现，被《Joule》收录。

2019年，王睿再次从2种饮料——茶碱和可可碱中找到了钙钛矿表面缺陷的修复方法。在茶碱的加持下，钙钛矿电池创造了连续工作500小时的新记录。这一成果登陆Science杂志，并向业内发出信号：提升电池稳定性，研究表面缺陷是非常重要的。

 “18年觉得这东西做到20%可能就到头了，但一步一步的发展到现在，不但把它的转换效率提升到26%左右，也把它的使用寿命提高到了大概几千个小时，接近1万小时”，当被问及为什么钙钛矿电池相关领域的研究尤其激烈，王睿表示钙钛矿这种新型材料具有未知性，因此也具有无限可能性，“对于我们这种搞科研的，实际上还是以好奇心为驱动。”

正是这些好奇心驱动着更多年轻人投身科学研究领域，而达摩院持续关注和支持青年科学家，推动数据科学的不断创新，无论是基础理论发展、前沿技术突破、还是工程应用，今后，达摩院也将与更多的青年科学家一起，用数据科学的方法，推动解决科学、产业和社会问题。未来，达摩院将继续发挥青橙奖的作用，坚守“挖掘、见证、帮助中国青年科学家成长”的初心，发掘最优秀的青年科学家，树立榜样、让他们被看见，支持科学发展、支持青年科学家攻坚克难、勇攀高峰，共筑国家科技的未来。

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