中国科学院宁波材料技术与工程研究所

【甬派】葛子义:潜心十年,在0.1毫米柔性电池上练就世界功夫

发布:2022-02-18

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  甬派客户端记者 柯善露 孔锡成

[video:葛子义视频-20220211]

  一卷印着条纹的“薄膜”,像胶卷一般展开可以采集太阳能,变身“移动充电宝”。

  在中科院宁波材料所的实验室,葛子义研究员向记者展示这卷神奇“薄膜”。它是柔性有机太阳能电池。别看它薄如蝉翼,只有0.1到0.2毫米厚,却由活性层、界面层和电极等组成,技术含量非常高。

柔性有机太阳能电池

  “有机太阳能电池质量轻、半透明、柔性,易于大面积印刷制备。”谈起自己研究的领域,葛子义的眼里闪着光。有机太阳能电池与传统电池技术是互补的关系,应用于光伏建筑一体化、便携式电子产品的充电设备等领域。

  凭借有机太阳能电池研究,2019年葛子义获得了国家杰出青年科学基金,并得到400万元项目资助。去年,葛子义当选为英国皇家化学会会士,先后主持国家重点研发计划项目、基金委联合基金重点项目、5项国家自然基金面上项目和中科院前沿重点等科研项目。

  这些成果的背后,是葛子义在基础研究上多年来的潜心攻关。

  1976年出生的他,从小就对化学感兴趣。“我小时候就很喜欢观察结冰等自然现象,对这些神奇的变化充满了兴趣。”1999年,他从兰州大学化学学院毕业,并以学院第一名的成绩保送到中科院化学所硕博连读。

  2005年,葛子义前往日本东京工业大学从事有机光电研究。他说,日本很重视基础研究,这一点对他的影响非常大,“日本同行的科研态度特别认真,工作也比较系统。他们会长期坚持自己的研究方向,不急功近利。”

葛子义在日本求学

  四年后,33岁的葛子义学成回国,受聘为华东理工大学教授。但他仍然放不下自己的科研梦想。2010年,他来到宁波,加入了中科院宁波材料所,担任有机光电材料与器件团队负责人、有机光电化学学科带头人。

  “宁波材料所为我提供了研究所需的实验室平台和设备等科研启动条件,购置了一套价值200万的德国布劳恩手套箱,为我的科研梦想铺路,我非常感动。”

葛子义使用手套箱设备进行研究。

  2010年起,他带领团队全心投入有机/钙钛矿太阳能电池和OLED研究。与很多短平快的技术开发和产品创新相比,他所研究的领域属于基础研究,往往需要长期积累。这条“冷板凳”,他一坐就是十余年。

  “因为有机太阳能电池离应用还有一定距离,这过程中也有很多人不理解,也会有科研经费短缺的时候。”葛子义坦言,这期间他会感到孤独,也曾想过放弃,家人也会抱怨“小朋友快不认识爸爸了”,但他都坚持下来了。

  十多年来,他基本上全年无休,甚至晚上和周末也在单位搞研究。他坚信“有志者事竟成”。

葛子义带领团队获得的专利

  坐“冷板凳”不易,把“冷板凳”坐热更不易。

  2015年,葛子义带领团队实现了技术突破,在国际上率先打破有机太阳能电池10%的效率瓶颈,达到10.02%,是当时有机太阳能电池领域最高效率之一。国际顶级学术期刊《自然-光子学》报道了这一重要研究进展,这是宁波的研究成果首次在该期刊发布。

  此后,他带领团队不断突破,持续改进和提升转换效率。“目前,我们研发的玻璃基板有机太阳能电池光电转化效率达19%,柔性基板的光电转化效率达17%,在国际上均处于领先的水平。”葛子义说。此外,他还先后发表了SCI论文180余篇,申请发明专利50多项,撰写Springer出版社等中英文专著4部。

  坐得“冷板凳”,才能修得“真功夫”。“宁波是先进制造业基地,产业基础雄厚,科研成果转化土壤丰沃,未来可期。”葛子义向记者透露,今年他将带领团队着手与企业进行合作,将有机太阳能电池推向应用领域。

  (原文发布于2022年2月11日《宁波日报》甬派客户端)

  【原文链接】https://ypstatic.cnnb.com.cn/yppage-share/news/share/video_detail?newsId=6205ad3ae4b064d7cbe55785&type=wxfs