把太阳能“印刷”成电能

湖北日报媒体记者文军通讯员丁世琼田从聪、实习生刘进

“作为廉价清洁能源领域的领头羊，钙钛矿光伏技术的研究意义更加突出。如果你可以走出实验室，走生产线，电费成本将大大降低，有利于实现‘碳中和’的目标……”近日，国际知名学术期刊《科学》发表论文武汉理工大学新材料复合技术国家重点实验室太阳能电池研究成果。本研究首次提出钙钛矿原位两步制备策略，解决了钙钛矿太阳能电池的大面积制备难题，实现了高效稳定的太阳能电池组件的印刷制备。

作为论文唯一的通讯作者，黄福智教授接受了湖北日报记者的专访。

没有“帽子”就得回国。

1995年，皇甫志考入北京化学与分子工程学院大学获得学士和硕士学位。毕业后赴澳大利亚墨尔本大学攻读博士学位。莫纳什大学从事博士后研究。

小二氧化钛纳米粒子可以不断地将太阳能转化为电能，不会像传统能源那样产生巨大的污染。皇甫之被太阳能电池深深吸引，暗下决心要把这项研究真正落实到应用中，为社会做贡献。

2015年，为了更好地实现钙钛矿太阳能电池的产业化，皇甫智选择回到武汉理工大学。当时，皇甫芝一家在澳洲生活了很多年，回国后一切都要重新开始。为了“在祖国的土地上写科研论文”，皇甫之不惜带着家人回国。

“虽然只是没有任何‘帽子’的普通研究员回归工作，但只要我们能继续推动钙钛矿光伏技术的研究，为祖国的发展尽一份绵薄之力，现在也值了！”回忆起当时的选择，皇甫之无悔。

回国后，学校和新材料复合技术国家重点实验室迅速帮他组建了一个团队。短短几个月，他就建成了实验室，并购买了各种研究所需的器件制备和设备。表征仪器。

在“冷板凳”上深挖“热点”

黄富智和他的团队希望集中力量尽快攻克技术难题，推动科研进展.然而，钙钛矿光伏是一项新兴技术，还存在很多问题尚未阐明，实验结果与预期始终存在差距。

此时，皇甫芝面临着新的人生考验：孩子不适应国内的教育环境，家人也因病去世……”那个时候很多人跟我说，我要多出去开会，让更多人认识我自己。但是时间有限，我还是想把更多的精力投入到科研上，最重要的是要出成果，所以我一年只参加一次会议，了解该领域的进展。”他坦言。

经过一段时间的努力，黄富智团队制备的小尺寸钙钛矿电池（PSC）的光电转换效率已经达到国际领先水平，随后开始将小尺寸电池制备成大面积模块。该工艺主要采用狭缝模涂法（狭缝挤压涂布法），像“印刷报纸”一样快速印刷制备钙钛矿薄膜。但当时实验室只有一台狭小的槽模涂布机，精度和稳定性不能满足基本的制备需要。购买国外涂布机时，对方给出了300万元以上的报价，成本远高于预期，采购周期长。

如果设备问题不立即解决，高效稳定的大面积钙钛矿组件的制备和钙钛矿产业化的推进将成为空谈。黄富智带领师生团队进行深入调研。经过近两个月的激战，他终于设计并建造了可以满足使用需要的高精度设备，为大面积钙钛矿元件效率的不断提高和重复性的大幅提高奠定了坚实的基础。

先不急于发表论文，先完善技术

2019年，皇甫志和他的团队攻克了大规模准备的主要困难，取得了重要进展。另一个选择出现了：钙钛矿技术发展迅速。我们是应该快点写论文先发表，还是继续进一步完善整个技术？皇甫之思索再三，认为当时还有一些问题没有完全搞清楚，设备的效率和稳定性还有待进一步提升，于是选择了后者。

经过一年半的努力，皇甫智和他的团队终于完善了整个技术，并在今年春节期间将研究成果提交给了《科学》杂志。文章经过一次修改成功接收。 “《Science》的审稿很严谨，如果2019年赶紧写文章投稿，虽然也很有价值，但这次不会这么顺利。”皇甫志说。

记者问，如何理解科学精神？皇甫志的脸色更凝重了几分：“科学精神的核心是研究和严谨。有研究精神，才能发现问题，只有保持严谨，才能正确解决问题。”对此，他的学生、2019级硕士研究生田从聪有个人经历：“在科研过程中，黄老师一直在实验室陪着我们，为了实验数据和结果的完美呈现，他不得不去

在新技术国家重点实验室，许多教师秉承着“十年磨一剑”的科研精神。太阳能电池团队中与皇甫志同行的李伟研究的钙钛矿电池的TEM表征是一个冷门的方向。扎根研究6年，今年取得突破性进展。成果发表在国际顶级能源期刊《自然能源》上。唐昊林老师致力于燃料电池膜电极的研究十余年，终于攻克难关。多家企业前来寻求合作...

文章来源：《太阳能学报》 网址: http://www.tynxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0804/1340.html