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周歡萍在實(shí)驗(yàn)室

“挺開心的，但很快就歸于平靜了。”周歡萍抬了抬眉毛笑著說。說話時(shí)柔聲細(xì)語，笑起來眉眼彎彎，這位北京大學(xué)工學(xué)院材料科學(xué)與工程系特聘研究員身上有種與生俱來的親和力，身上似乎散發(fā)著溫暖的光。

讓周歡萍開心的是，近日她的課題組與中國科學(xué)院院士嚴(yán)純?nèi)A課題組的研究成果在線發(fā)表于國際期刊《科學(xué)》主刊上。兩個(gè)課題組合作提出一種新機(jī)制，即在鈣鈦礦活性層中引入具有氧化還原活性的Eu3+、Eu2+離子對(duì)，從而大大提升了電池的長期穩(wěn)定性。

而她的才華早在去年就已經(jīng)顯露?！堵槭±砉た萍荚u(píng)論》每年在全球范圍內(nèi)遴選35名35歲以下科技創(chuàng)新青年，在2017年度公布的榜單上，周歡萍成為上榜的6位華人之一，她因在鈣鈦礦太陽能電池研究領(lǐng)域取得的成果獲此殊榮。

“科研帶給我無窮的樂趣，我很喜歡在科研中成長，不斷探索新事物。”這位湖南妹子說，做科研不僅能令自己愉悅，而且能對(duì)社會(huì)發(fā)展有意義，沒什么比這更讓她開心的了。

年少在煤油燈下學(xué)習(xí)，催生光明夢想

北京大學(xué)王克楨樓，周歡萍的辦公室在此樓10層。她辦公室窗外是中關(guān)村北四環(huán)車水馬龍的十字路口，一個(gè)無數(shù)人尋夢的地方。

周歡萍的辦公室地方本不算小，但在擺放了兩張并到一起的小課桌和一排桌椅后，空間顯得就有些局促了。她說，這樣便于和學(xué)生討論問題。“跟我小時(shí)候和兄弟姐妹擠在一盞煤油燈下學(xué)習(xí)相比，現(xiàn)在的學(xué)生可幸福多了。”她說。

“我小時(shí)候，家中有一位在北京工作的長輩。每次回老家這位長輩都會(huì)跟晚輩們講講外面的世界。”周歡萍回憶道。

長輩的榜樣力量是無窮的。走出家鄉(xiāng)，去到一個(gè)更大的地方，這個(gè)信念在周歡萍的心里扎了根。

多年后，周歡萍考入北京大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院攻讀博士學(xué)位，師從嚴(yán)純?nèi)A從事“稀土納米材料的可控合成、自組裝及表面功能化”方面的研究。

2010年博士畢業(yè)，周歡萍選擇繼續(xù)到國外求學(xué)，前往美國加州大學(xué)洛杉磯分校開展博士后研究工作。經(jīng)歷短暫的適應(yīng)期后，她大膽更換了研究方向，跟隨業(yè)內(nèi)聞名的材料科學(xué)家楊陽教授開始新型太陽能電池方面的研發(fā)工作。

“我特別希望，我的努力能為清潔能源的普及作一點(diǎn)貢獻(xiàn)。到那時(shí)，無論世界上哪個(gè)角落的孩子，都可以在明亮的燈光下安靜地讀書，不像我小時(shí)候只能在一盞昏暗的煤油燈下學(xué)習(xí)。”周歡萍說。

太陽能是清潔能源的代表，目前普遍使用的太陽能電池板，90%以上都基于晶體硅材料。然而受材料、工藝、器件結(jié)構(gòu)等多方面的限制，晶硅光伏電池的光電轉(zhuǎn)換效率已接近理論上限，成本也難以進(jìn)一步下降。

鈣鈦礦作為一種新型太陽能電池材料，比傳統(tǒng)的晶體硅材料便宜、更易加工，而發(fā)電效率與晶體硅材料相當(dāng)，未來市場前景廣闊。因此，開發(fā)兼顧成本和效率優(yōu)勢的新型鈣鈦礦太陽能電池，成了材料學(xué)界近年來研究的熱點(diǎn)。

但該類電池最大的問題在于，由于鈣鈦礦材料本身穩(wěn)定性差，致使太陽能電池器件壽命較短，從而在商業(yè)應(yīng)用中受到很大限制。這也是諸多同行期望攻克的難題。

那個(gè)有關(guān)光明的夢，一直在向周歡萍招手。她下決心啃下這塊“硬骨頭”，研制出新型鈣鈦礦太陽能電池。

巧用稀土離子，攻克“卡脖子”難題

2015年7月，周歡萍結(jié)束了在美國的研究工作，選擇回到母校北京大學(xué)任教。

入職后，在學(xué)校的支持下，周歡萍很快牽頭成立了課題組。為解決鈣鈦礦材料在光照及加熱等條件下的易分解問題，她帶著課題組十多名學(xué)生走上了漫漫求索路。

如何才能增強(qiáng)鈣鈦礦自身的穩(wěn)定性呢？

在一次試驗(yàn)中，周歡萍大膽決定將稀土離子引入鈣鈦礦活性層。

“在傳統(tǒng)氧化物鈣鈦礦中，引入少量稀土離子，便能穩(wěn)定鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)。”周歡萍說，那時(shí)他們選用鹵素鈣鈦礦作為試驗(yàn)材料，將稀土離子引入其中。“這些稀土離子起到了催化劑的作用，提升了鈣鈦礦穩(wěn)定性，從而為延長太陽能電池壽命提供了可能。”

“其實(shí)，這就是化學(xué)里的一個(gè)氧化還原過程，但又跟普通的氧化還原過程不太一樣。如今想來，其實(shí)很簡單，或許這就是所謂的大道至簡吧。”回憶起當(dāng)年解決這個(gè)“卡脖子”難題的情景，周歡萍的語氣顯得十分輕松。

但其實(shí)，攻關(guān)那段時(shí)間周歡萍并不容易。作為課題組負(fù)責(zé)人，周歡萍承擔(dān)了許多管理事務(wù)。

她雖沒和大家一起沖在試驗(yàn)一線，但她每天要承擔(dān)大量溝通工作并反復(fù)提醒大家試驗(yàn)注意事項(xiàng)。有時(shí)為從第三方得到一個(gè)認(rèn)證反饋，她不得不半夜起身查收郵件，生怕錯(cuò)過對(duì)方的信息。

“如果我自己都不能奮進(jìn)向上，還怎么帶團(tuán)隊(duì)呢？”她這樣說。

循循善誘解心結(jié)，成學(xué)生的“大姐姐”

“回首自己的成長之路，成績的取得離不開幾位恩師的幫助。”周歡萍說。

就像當(dāng)年勇敢跨界到鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域，周歡萍覺得，之所以能完成那次華麗轉(zhuǎn)身，除了內(nèi)心的信念外，更離不開楊陽教授對(duì)她的鼓舞。而之所以她能想到將稀土離子引入鈣鈦礦材料，也有賴于自己的博士生導(dǎo)師嚴(yán)純?nèi)A教授的嚴(yán)厲教導(dǎo)，為她打下了扎實(shí)的研究基礎(chǔ)。

“我希望，自己也能成為這樣的老師。”周歡萍說。

但管理課題組、帶學(xué)生，不是件易事。“課題組以80后、90后的年輕人為主，甚至還有95后。敢于創(chuàng)新、勇于突破是年輕人的優(yōu)點(diǎn)，但缺點(diǎn)也很突出——比較容易浮躁。”這也是作為導(dǎo)師的周歡萍在研究進(jìn)入到攻堅(jiān)階段最擔(dān)心的問題。

曾有一名學(xué)生找到周歡萍，跟她抱怨道：反復(fù)記錄數(shù)據(jù)，沒日沒夜地守在儀器前等結(jié)果……但這些努力換來的卻是接二連三的失敗，試驗(yàn)到底要重復(fù)到什么時(shí)候？

“接連的失敗，讓這位學(xué)生對(duì)試驗(yàn)工作的意義產(chǎn)生了懷疑。”周歡萍說，這樣的情景出現(xiàn)過不止一次，這樣的學(xué)生也不是少數(shù)。

周歡萍能夠理解學(xué)生的困惑，然而在冰冷的試驗(yàn)結(jié)果面前，所有的安慰都顯得很無力?？伤茏龅囊仓挥蟹磸?fù)地對(duì)學(xué)生說：“你可以的，再往前走一走，就能看到光了。”

春風(fēng)化雨。周歡萍的耐心與溫暖，撫慰了一顆顆年輕而脆弱的心。她也成了90后學(xué)生的“大姐姐”，是他們心中自帶光芒的“小太陽”。

“無論試驗(yàn)進(jìn)行得怎樣，我都盡力保持樂觀心態(tài)，激勵(lì)成員們不斷挑戰(zhàn)自我。我相信，撥云見日的那一天不會(huì)太遠(yuǎn)。”周歡萍說。

在周歡萍看來，一個(gè)優(yōu)秀的科研工作者不僅要具備科研“硬實(shí)力”，還要具備抗挫、抗壓等“軟實(shí)力”。“我希望引導(dǎo)學(xué)生跳出暫時(shí)失敗的表象，感受試驗(yàn)的過程，培育他們的科學(xué)鑒賞力和鉆研精神。”周歡萍說。

談及接下來的計(jì)劃，周歡萍說，除了科研工作，她還會(huì)將一部分精力放在鈣鈦礦太陽能電池的產(chǎn)業(yè)化上。她希望，團(tuán)隊(duì)的研究成果可以服務(wù)于社會(huì)，讓更多人享受到清潔能源的便利。“一個(gè)人的努力遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，這是一個(gè)大工程，需要凝聚更多力量。”她說。