揚眼紀實 | 歸國科學家譚海仁:追光而行 智造未來
2024-10-17 14:42:50

金秋十月,常熟經開區,一排平整的房子,由一塊塊玻璃組成的屋頂在陽光下色澤青黛,如神秘寶藏不動聲色。近午時分,南京大學現代工程與應用科學學院教授、博士生導師,仁爍光能創始人、董事長譚海仁教授匆忙從亚博体育 彩票 趕回,接受揚子晚報|紫牛新聞記者的采訪。而他一旦坐定,瞬間沉靜下來,科學家的耐心、細致、嚴謹都於問答之間表露無疑。時時綻放的微笑,讓人感受到他的樂觀和明亮。

自2018年從國外學成歸來,譚海仁以滿腔熱忱潛心科研,深耕光伏,把科技報國的答卷寫在祖國大地上。短短六年,他成就斐然:2021年,獲江蘇省“雙創團隊”領軍人才;2022年,團隊斬獲中國科學十大進展;2023年,獲國家傑出青年科學基金;2024年,獲第28屆中國五四青年獎章……

從小心裏就埋下了

一顆追光的種子

眼前的譚海仁,儒雅大方、談吐不凡。很難相信,30多年前,他還是江西贛州革命老區的一個農村娃。

譚海仁出生於1986年。他憶起自己五六歲的時候,村裏不通電,隻能用煤油燈,或者點蠟燭,“煤油燈的味道比較重”。小學三年級,村裏麵才開始通電,“電力的匱乏對我們生活造成的種種不便在我的心中,一直是記憶深刻的,這也促使我長大以後,想改變這種電力的現狀。”

研一,他幸運地接觸到光伏,那時國家大力發展光伏產業,在研究所導師的指引下,他作為年輕學生參與到高效晶矽電池973科研項目中,接觸到國內外許多優秀的科學家和企業家,也有了機會到光伏企業去參觀學習。

然而,那個時候,整個研究條件很落後,技術、設備、人才都依賴國外,國內更多的是初級的生產加工,設備、原材料、技術、市場,都在國外。尤其是他從事的半導體技術和新能源技術,很多的科研條件、測試設備都沒有,公共的研發平台還是在人家七八十年代的水平。就像步過一段幽暗的長廊,看到了前麵的光,他萌生了一個念頭:有沒有機會到技術先進的國家去學習深造?

不久,機會來了。荷蘭代爾夫特理工大學在網上發布了博士招聘廣告,他義無反顧地遞交了申請,經過兩輪麵試,他被錄取了。“博士四年對我一生的影響非常大。我第一次有機會走到世界頂尖的大學,了解世界最前沿的科學技術,尤其是光伏技術,同時,博士四年的學習和科研的訓練,對我整個理論知識的體係構建、光伏技術的實驗操作,以及科研方法的培養都大有裨益,最後使我能夠融入到光伏領域”。

博士畢業後,優秀的學霸譚海仁又順利地拿到了荷蘭政府頒發的博士後獎學金,“這個其實還是比較難的,每年選拔30個名額左右,競爭蠻激烈的”。譚海仁倍感“幸運”,但幸運的背後,可能是常人難以想象的付出與努力。不過,這種艱辛,在譚海仁,也許是享受,“求學階段,我非常享受學習和科研的過程。做科研的人,必須得有熱愛,熱愛就不會覺得枯燥無味。”

學成毅然歸國

“光伏的未來在國內”

在多倫多大學,譚海仁做了兩年半左右的博士後科研,所在實驗室的一個重要研究方向就是鈣鈦礦光電子材料和器件,“這個時候,我才真正意義上進入到我現在的這個研究領域:鈣鈦礦太陽能電池”。

在科研過程中,他不可避免地碰到一道道難題,“但是你隻要一直堅持,不斷地去探索,不斷地去解決,最終還是可以實現自己的科研目標,獲得比較重大的科研突破”。快速地將研究領域切換到鈣鈦礦領域,剛開始他還是有很多心理上的畏懼,很多東西不懂,他就不斷地向同事學習,跟導師求教,自己也通過大量閱讀,快速掌握新領域的知識。經過了幾個月的痛苦煎熬和漫長的摸索,他取得了非常大的突破,就是利用低溫來製備電子傳輸層的材料,實現了高效率的平麵型鈣鈦礦電池,打破了世界記錄,“當時還是非常興奮的”。

博士後畢業後,他麵臨何去何從的問題。工作機會很多,有不少同學畢業後定居荷蘭。但他沒有絲毫猶豫,心中的那束光引領著他,“因為我對科研和光伏領域非常感興趣,光伏的未來和整個發展空間,實際上更多的機會還是在國內,所以我一心要回國工作。”

2018年3月,譚海仁毅然回國,到南京大學任教,開啟了自己的獨立科研工作。之所以選擇南大,是有兩個重要的點:一,南大是國內知名高校,有好的科研平台。二,江蘇是光伏大省,世界的光伏看中國,中國的光伏看江蘇。江蘇光伏產業鏈齊備,到現在,大概全國的1/3的光伏產業在江蘇。“如果到南京大學來工作的話,我能跟自己的研究領域和產業走得更近”。在南大,他組建了“能源光電材料與器件”課題組,帶領團隊向著高效穩定全鈣鈦礦疊層太陽能電池這一顛覆性低碳技術發起持續衝鋒。

困難也接踵而至:實驗室研究人員的短缺、科研經費的緊張,等等。不過,隨著國家對新能源的重視,江蘇也給了科研團隊非常多的支持,讓他們很快度過了困難時期。通過夜以繼日地艱難攻關,團隊從2019年開始一直保持世界領先,引領了鈣鈦礦疊層光伏領域的研究方向:2019年,團隊實現實驗室尺寸全鈣鈦礦疊層電池24.8%的世界紀錄轉換效率;2020年,團隊製備出的大麵積疊層電池光電轉換效率高達24.2%,該成果入選“中國半導體十大研究進展”;隨後幾年,團隊不斷取得進展突破,填補我國鈣鈦礦疊層光伏領域研究空白,成果入選“中國科學十大進展”……

牢記總書記囑托

通過科技報國實現中國夢

2022年5月18日,習近平總書記給南京大學留學歸國青年學者回信,勉勵大家“大力弘揚留學報國的光榮傳統,以報效國家、服務人民為自覺追求,在堅持立德樹人、推動科技自立自強上再創佳績,在堅定文化自信、講好中國故事上爭做表率,為全麵建設社會主義現代化國家、實現中華民族偉大複興的中國夢積極貢獻智慧和力量!”譚海仁正是給習近平總書記寫信的青年學者之一。回憶起跟習總書記的通信,譚海仁難掩激動。

“2022年是南大120周年校慶,校慶前夕,南大青年學者尤其是從海外歸國的青年學者,受到早期歸國科學家的鼓舞,像李四光、程開甲等南大傑出校友,在年輕的時候也是從海外掌握了先進的技術然後回到國內報效國家,我們新時代留學青年要向老一代留學青年學習,明確以技術科學來報國的誌向,五六年前開始的中美科技和貿易上的對抗,實際上就是要求我們這一代青年科學家要有這樣一個曆史擔當”。信中,譚海仁們彙報了留學的發展狀況和科技報國的決心,“我們其實也是想借此機會,一是感謝黨和國家對我們的關懷和培養,第二也是向國家和習總書記去表達,我們青年這一代其實是願意去擔當,願意去扛起這個責任,去實現科技的強國夢。”

譚海仁牢記總書記囑托,致力於高水平科技自立自強。他覺得,經過這幾年國家對科技人才的培養支持,中美科技的差距不斷縮小,甚至在很多領域已經走在世界前列,比如光伏領域,從基礎研究到產業應用到科技成果的轉化,已經領先於歐美日本了。雖然在有些領域,比如先進的半導體技術、現在非常火的人工智能,還是有一定差距,“但是我覺得隻要我們自己不斷的努力,把科研做好,技術不斷取得突破,在未來這個差距會越來越小,甚至經過若幹年幾代科學家的努力,我們可能可以在很多的領域去全麵超過美國,我們要有這方麵的自信。”讀研的時候,譚海仁明顯感覺到國內的科研條件跟歐美相比很落後,“但是經過國家快速的發展,有大量的資金注入到科學研究和人才培養上麵,實際上,在過去的15年左右的時間,中國的科學技術和高等人才的培養已經發生了翻天覆地的變化,實現了一個快速的跨越式的發展。”

譚海仁對團隊建設注入很多時間和心血,他注重年輕學生的培養,目前,團隊有碩博研究生將近40人。“年輕學生剛進入這個領域,都像一張白紙一樣,要不斷激勵他們引導他們,什麼樣的科研是屬於世界的前沿的方向,隻有讓學生不斷去挑戰世界前沿的科研方向,讓他們去理解這個領域最重要的科學問題是什麼,當我們把這個最重要的問題解決了,實際上我們就在推動這個領域的發展,同時也能取得非常好的學術成果。”

截至目前,譚海仁團隊共有七項疊層電池的世界紀錄被收錄,其中有五項是對自己成果的超越。中國的光伏技術也終於從跟跑、並跑實現了領跑。但譚海仁並不認同“彎道超越”的說法,他說,科學研究實際上每一步都要非常紮實,需要不斷去攻克這個領域的難點和重點,一步一步地往前走,“其實我一直覺得科學技術上的超越,很難說是彎道超越,因為彎道就要走近道,其實科學大部分情況下沒有近道可走,更多的還是我們自己要不斷地去努力去攻堅克難。”

從太陽能電池器件的製備、封裝、測試到最終的效率認證,無數個日日夜夜,譚海仁和他的學生奮戰在一線。 有時為了攻克一個科研的難題、攻克一個項目,忙一整夜是家常便飯,“我們不僅是跟自己在競爭,實際上我們是跟全世界的科研團隊在競爭”。

培育新質生產力

讓綠色電能飛入千家萬戶

展廳內,“讓世界充滿綠色能源”的海報亮眼醒目,這正是譚海仁團隊的畢生追求。“雙碳”目標是我國作出的重大戰略決策,發展清潔低成本的太陽能光伏發電,是實現這一戰略目標的重要途徑與技術保障。以鈣鈦礦電池支撐的光伏產業,不僅是解決當前我國能源問題的“破局技術”,還是搶占國際競爭高地的“未來技術”。

經過前麵十幾年的學校和實驗室裏的基礎研究,鈣鈦礦電池的效率已經超過現在的晶矽電池,穩定性和大麵積的製備技術也獲得重大的突破。2021年,團隊開始思考產業化的時機,“任何一個先進的技術的科研成果,如果隻停留在實驗室,實際上是沒有辦法去造福人類,一定要把技術轉化為先進生產力,應用到生活當中。”譚海仁團隊研發的鈣鈦礦電池,吸光能力可達傳統晶矽電池的10倍以上,製造過程能從2-3天縮短到1小時內,而成本僅為傳統晶矽電池的1/2甚至更低,其柔性輕便的特質也具有豐富的應用場景:穿戴式發電裝置、電動yabo80 、光伏玻璃建築、高效率太空發電……記者看到,公司門口有一個光伏充電車棚,據悉每天也可以發不少的電。

2021年底,譚海仁團隊研發的部分技術已實現科技成果轉化:成立仁爍光能(亚博体育 彩票 )有限公司,2022年7月完成數億元的Pre-A輪融資,2023年2月仁爍光能建設的全球首條全鈣鈦礦疊層光伏組件研發線正式投產;2024年1月,完全自主設計、設備構成實現100%國產化的150MW鈣鈦礦光伏組件項目投入量產,預計大尺寸組件效率超22%,居國際領先地位;更大規模的GW級量產線已啟動規劃建設,預計2025年建成投產。2023年7月,譚海仁向江蘇省委書記信長星彙報最新科研成果時說:“讓鈣鈦礦太陽能電池‘飛入尋常百姓家’,是我對祖國、對時代的‘答卷’,我這一輩子就想做好這一件事。”

記者的最後一問是十年願景,他回答如下:盡自己所能去推動鈣鈦礦的產業化,爭取早日實現鈣鈦礦電池的大規模的生產製造和應用,去造福我們人類。

揚子晚報|紫牛新聞記者 馮秋紅

拍攝|剪輯 陳金剛

校對 李海慧

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