【甬派】最美科技追梦人葛子义：让有机太阳能电池率先在中国产业化
甬派客户端见习记者 徐卓蔚
科技兴则民族兴，科技强则国家强。日前，由中共宁波市委宣传部、宁波市科学技术协会主办的寻找2021年宁波市“最美科技追梦人”活动落下帷幕。今起，甬派客户端推出系列报道，挖掘宁波科技工作者台前幕后的创新故事，展现部分“最美科技追梦人”及提名人物在平凡岗位上书写的不平凡事迹，让更多人了解科技工作者，在全社会营造尊重知识、尊重人才和关心科技工作者的良好氛围。
国家杰出青年科学基金、英国皇家化学会会士、浙江省杰青和浙江省“钱江人才”……这些“桂冠”，哪怕有一顶，已经足够夺目。而中科院宁波材料所研究员葛子义，却全部“收入囊中”。
成就这位2021年宁波市“最美科技追梦人”的，是当前的前沿热点研究——有机太阳能电池。
十年磨一剑，甘坐“冷板凳”
在中科院宁波材料所实验室，葛子义向记者展示了最新的研究成果，一块能采集太阳能的“玻璃板”和一卷像胶片一样能拉出来的“薄膜”，葛子义介绍道，这分别是半透明有机太阳能电池和柔性有机太阳能电池，他们凭借各自的特性，分别应用于光伏玻璃、智能穿戴设备等场景。
葛子义博士展示半透明有机太阳能电池 徐卓蔚 摄
这些成果的取得来之不易，“光是有机太阳能电池的活性层研究，我们就做了将近8年。”谈到自己的专业领域，葛子义似乎有说不完的话，“活性层具有接受光能并且转化成电能的作用，其中包含两种材料，工艺要做到纳米级别，一个是给电子材料，一个是接收电子材料，两者之间的能级和光谱如果匹配得恰到好处的话，电子的传输就更畅通，也就能提高光电转化率，提高发电量。”
在有机光电材料领域这个“冷板凳”上，葛子义坚持了十年。十年来，他潜心于新型太阳能电池和新型显示技术的基础研究，在科研这条道路上不骄不躁。
1999年，葛子义本科毕业于兰州大学，2004年获得中科院化学所博士学位。2005年他前往日本东京工业大学从事有机光电研究。在日本的研究生涯，对葛子义的影响尤其大，“当时，日本在光电材料研究方面比我们先进很多。日本很重视基础研究，对于日本的科研人员来说，沉下心十几年或几十年做一项基础研究是太正常不过的事。”葛子义说，这些对他之后选择从事基础研究产生了很大的影响。
2009年，学成归国的葛子义受聘于华东理工大学教授。“教书育人固然好，但我还是更想在科研一线学以致用。”2010年，他加入中科院宁波材料所，担任“有机光电化学”学科带头人、有机光电材料与器件团队负责人至今。
以“十年磨一剑”的精神专注科学研究，近年来，葛子义在高效率有机/钙钛矿太阳能电池材料及其柔性器件等领域取得了一系列创新性成果。在Nature Photonics等期刊上发表SCI论文160余篇，撰写专著4部。获得 2016 年“中国光学重要成果奖”，2018 年度浙江省自然科学二等奖（排名第一），兼任有机光电材料与器件国际会议（ICOOE）大会主席，浙江省青年高层次人才协会常务理事。40 多次受邀做国内外著名学术会议邀请报告。
葛子义获得了国家、省部级和地方等项目支持，其中包括国家杰出青年科学基金、国家重点研发-政府间专项、国家自然科学基金面上项目、中科院前沿重点项目、中科院交叉创新团队、浙江省杰出青年基金、中科院国际合作重点项目、宁波市2025重大专项等20多项。
科研硕果累累，论文发表于顶级学术期刊
2014年，葛子义的团队对有机太阳能电池器件界面和结构进行优化，率先使有机太阳能电池光电转换率达到10.02%，这在当时属于世界性的重大技术突破，比同类电池的光电转换效率提高25%左右，是当时有机太阳能电池领域最高效率之一。
这项研究成果在2015年发表于国际顶级学术期刊《自然-光子学》。这是中科院有机光电方向研究成果首次在该期刊发布。审稿人对此予以高度评价，认为该研究成果“对于聚合物太阳电池有非常重要的贡献”，有望促进有机太阳电池的低成本、大面积化制备，加快推进有机太阳电池的商业化进程。
国家“十四五”战略性新兴产业发展规划以及国家发展改革委能源局新近发布的《能源技术革命创新行动计划（2016—2030）》明确指出，将重点发展基于有机、钙钛矿半导体材料的太阳能电池。谈到太阳能电池未来的应用领域，葛子义认为：“有机太阳能电池目前遇到的最大的挑战是效率和寿命。”目前电池的光电转换效率普遍在16%-18%，他们的转换效率已经达到了18.5%，处于国际领先水平，未来目标是达到20%。电池的寿命目前普遍在3-5年，远期目标是能达到10年。
葛子义博士研发的柔性有机太阳能电池 徐卓蔚 摄
“有机太阳能电池的光电转化效率与硅基、薄膜太阳能电池的效率仍有较大差距。但它在柔性和半透明器件方面独特的优势，为其产业化提供了很大的空间，有助于实现与其他太阳能电池形成互补，以及填补光伏市场在柔性和半透明器件方面的缺位。”葛子义说，有机太阳能电池具有独特的轻质、半透明、多彩化、可弯曲以及可卷对卷大规模生产的特性，可在建筑物或服装内弯曲和扭曲，并可以制成任何颜色，甚至半透明，从而与周围环境相匹配，融为一体。在未来的可穿戴设备供电、建筑光伏一体化、太阳能飞机等领域的应用上将会大放异彩。
迈稳步子，迎接产业化“曙光”
对于未来有机太阳能电池的产业化之路，葛子义认为，柔性和半透明有机太阳能电池的研究是现在的一个热点，国内也有很多团队在从事相关的研究。在未来的几年内，我国在该领域应该会有更大的突破、会有很多科研成果出现。柔性有机太阳能电池的产业化需要一步一步向前推进，预计未来3-5年可以产业化。
目前应该算是产业化的“黎明前夕”，不过需要具备很多条件，除了有机太阳能电池的效率和寿命提高外，还要首先具备高效和低成本有机光伏材料的开发和放大合成，以及高性能柔性透明电极的开发和大面积制备；其次需要开展柔性器件的大面积制备工艺、器件稳定性以及封装材料和工艺的研究；最后需要与公司合作，制备柔性有机太阳能电池组件，并建立柔性有机太阳能电池生产线，实现柔性有机太阳能电池的大规模应用。
“目前，我们的有些技术已经超过了国外，可以说是我们中国人引领的一个研究领域，应该在中国率先实现产业化。”葛子义说，即使如此，也不能急，要想取得更多原创性、开创性的重大科研成果，首要还是要做好基础研究，这也是我国科技事业稳固坚实的基础。
（原文发布于2021年6月28日甬派客户端）