京东6.18大促主会场领京享红包更优惠

 找回密码
 立即注册

QQ登录

只需一步,快速开始

查看: 639|回复: 0

摘得“工程界诺奖”!这对科研伉俪,靠二手设备刷新世界纪录 ...

[复制链接]

1676

主题

740

回帖

6929

积分

论坛元老

积分
6929
发表于 2023-4-2 01:01:33 | 显示全部楼层 |阅读模式 来自 美国
文 | 《中国科学报》 见习记者 孟凌霄- w( f0 H5 d- H
7 [) A# @4 N4 {! S* g9 j+ [6 u) }8 y, J

; t7 F: w5 u2 Q( M5 j! R“从来没想过,搞工程的还能获得这样一份大奖。”' w( `& K) v, k0 g% n8 k" x

! b* r) ?6 F! w% G1 l9 w% B0 f: L" b: P% d( W/ }
近日,年近七十的华人光伏科学家赵建华、王艾华夫妇,荣获被誉为“工程界诺贝尔奖”的伊丽莎白女王工程奖。这是该奖项设立10年来,华人科学家首度获此殊荣。: w5 t+ K+ a- y1 j( ^

% P2 z/ \. I" F8 M6 v: l
( o1 a% {! C  U% u' @这对科研伉俪因共同发明PERC(钝化发射极和背面点接触)太阳能电池技术,与澳大利亚新南威尔士大学教授Martin Green、澳大利亚国立大学荣誉教授Andrew Blakers共同获得该奖项,分享50万英镑奖金(415万元人民币)。
+ v% H' T; n$ E4 U; Z
+ ]% T+ e2 ^5 Q) M- K5 y2 ], ~
! c0 j( C' Z% W0 ^刚得知获奖消息时,赵建华有点不敢相信:“国际上所有的知名奖项,几乎都奖励给理论上有建树的科学家,奖励给工程人员的还真是独一份!”
! F1 j: f7 ?; U- m) ~- n) q4 |& h* m0 b" D+ \6 x5 X# x

8 T; x  s; L' W! s3 ]5 k! S  v40多年前,这对夫妇“偶然”步入光伏工程领域,便一次又一次打破晶体硅太阳能电池转换效率的世界纪录。但在获得新南威尔士大学的稳定教职后,他们却辞职回国创业。这一路走来,他们见证了保持近30年的太阳能电池效率世界纪录的诞生、美国纳斯达克敲钟上市的高光时刻,也经历过至暗低谷……成败得失,难于一言以蔽之。2 S, `0 {* d! I5 ^5 ?& Q

$ {. b- C' {' F( ]' S' K, x
0 X$ t6 j" s1 P* i5 `2 @赵建华、王艾华夫妇在接受《中国科学报》采访时,如此总结40余年的光伏之路:“都是偶然凑到一起。不过,人生机遇多是一步一步走出来的。”
# O% S# ?* y0 R; b2 Q& F
; E/ ^" Z- H3 f8 o2 [: f
, w$ q( g: w% \2 x5 A上世纪90年代,赵建华与王艾华在澳大利亚新南威尔士大学光伏实验室。+ i9 C2 m$ a+ m' s/ W+ K# y
' k4 ~, H0 H" t

3 N  \3 b4 d5 e& S

$ x% \8 B( m, s( P7 J
2 b' G" c: D! d8 m; f7 k6 B
6 y3 F1 a7 l( ]5 G; ]6 X6 G4 F花一个月工资,买一台打字机1 N  \1 V( C1 w; {
# W7 `( ~$ S) ^/ C4 l3 |# E) D5 F1 F

4 ]# Y2 p& }5 t% e3 ?
! T2 @" w% a8 X+ z5 z8 l3 ?( {' {9 S1 c2 |; T8 ^8 I" e
  D( F& k. e& D$ c3 f3 [( N: G
故事要从一台“蛮贵的”打字机说起。1 V' d) s" x6 U/ s& |

- ^6 G6 V' u8 [; x0 g2 r; P% I7 t
# u2 n5 d, O$ v8 G$ n1 M1984年,29岁的赵建华在山东工业大学(后并入山东大学)当讲师,凭借“费劲”的英语水平,“偶然”考中了山东省公费出国留学名额——不限国家、不限方向,“自己联系,爱上哪儿就上哪儿去”。6 V0 Z  [; [5 @$ C  x7 Q8 S
  r$ k8 w5 T7 g: R
& a( M1 [6 t4 N/ o* F2 T" s% h0 f  a8 f! G
于是,赵建华花了几十块钱,也是整整一个月的工资购买了一台机械打字机,打出一封申请信并复印20份,再填写上实验室、导师的名字,最后用英文花体签上姓名,寄给世界各地的实验室。1 i/ ~7 K- j* u3 H$ s% f3 A

7 V5 J) T$ E) n  k+ y( {! `& K/ e1 T- t/ I3 s" `2 d6 P
其中,10封申请信寄给了微电子方向的实验室,这是赵建华在南京工学院(后改名为东南大学)的学士专业领域;另外10封寄给了新兴的太阳能电池方向的实验室,这是赵建华在南京工学院攻读硕士时的研究方向。. q" r; v6 U9 h
6 K# b7 R, d* D  g; b; T

9 m( s1 e$ k1 D0 `5 ^8 {出乎意料的是,最早向他抛来橄榄枝的,不是“讲究快节奏”的美国人,而是他在读硕士时期追寻的著名的澳大利亚新南威尔士大学教授Martin Green。; N, t% W/ _. D5 U6 v  |

' _+ s, [1 V; S8 {( r# ?* v
6 n' c1 u( s$ z9 S- n* ]2 V很快,在大洋彼岸的澳洲,Martin Green迎来了第一位来自中国的博士生。仅用3个月,这个小伙子就刷新了太阳能电池效率世界纪录。Martin Green向《中国科学报》形容,赵建华“几乎立即就成为了实验室的宝贵成员”。
; }9 g. F3 B; j! y4 y+ w& l7 b& Q. Y' p- i1 G! o) n/ @1 }

) j# C. f  \9 Z. V- D9 c6 D  L1985年底,赵建华向Martin Green力荐妻子、南京工学院的同班同学王艾华。Martin Green回忆,当时赵建华向他保证,王艾华在微电子研究方面比自己更出色。Martin“赌了一把”,也“赌对了”。由此,王艾华成为Martin Green实验室第二位中国博士生。- D3 y3 A7 m2 i8 u
" ^" C4 b4 y2 J7 K1 B

( p2 U& I. h: B  L& H$ q7 _放眼当时的澳洲,只有约110位中国留学生,在悉尼有70位,其中30多位在新南威尔士大学。继赵建华和王艾华之后,Martin Green出于对中国科学家的好印象,陆续接收了施正荣、戴熙明等中国学生和同事。这些“门徒”日后将以“新南威尔士大学帮”的集体形象,撑起中国光伏产业的半壁江山。" _% @6 E6 `. E8 h8 o& c  M' N+ o
) x" y! \1 u- k. G. z/ h0 |3 k

% W' ~5 Y2 J7 r$ z5 J7 Y多年后,业内流传着对Martin Green青睐中国“门徒”的猜测:会拿筷子的中国人,想必手巧、细致。
8 f7 N* z4 |* u2 v7 y+ o% l  ~) X5 r6 x8 N
1 R' I- V- M2 Q% i& n* ^" S
用二手旧设备刷新世界纪录
( R: Q& G$ U) }( M0 N( ~* T8 J8 j9 n7 t( |5 |0 e  o$ o
8 ?8 b. f7 r3 a# t& a1 `8 ^

4 L8 U2 }& J0 d8 i' ~8 C. h: e8 a. ~; T' U! o6 J: M- `7 a
. K4 L* ]8 p  o
时间倒退30年,当时做太阳能电池的圈子太小了。. s- k/ e! Y( J" F. s6 k: X; }  H
2 {' b  S& G5 X  m) `7 j
% `% {/ Q6 {  a+ A6 X" C/ p
“那时候,我到哪儿去开会,碰到的都是同一帮人。工业界就那么几家小公司,也生产不了几个电池。”赵建华回忆说。
- u/ \7 }6 h- g# Y. E; X
) v2 L3 D% ]) n$ }0 j6 V" Y  G8 B) I/ m
在当时的小圈子里,德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所、美国斯坦福大学微电子实验室都以“财大气粗”、设备高精尖著称。美国佐治亚理工学院、比利时微电子研究中心、德国康斯坦茨大学光伏实验室等都有具有集成电路水平的实验设备。
% \! a7 |7 z, |. j1 @% F* _# ~, w9 L& k8 [' v5 w  _

4 [/ o. X* J- \7 v( g/ Y然而,一次又一次打破晶体硅太阳能电池效率世界纪录,并将这一纪录保持了近30年的实验室,却是“条件相当差”的新南威尔士大学高级硅光伏和光子学研究中心。
4 ^+ w- o! ^9 t9 c' W: T6 Q. p8 j2 ?- i' X% I

5 x0 `/ k$ h& q6 i" ^: O9 L当欧美同行上门拜访时,总诧异于在这里的所“闻”所见:赵建华和王艾华的实验室外,是学生露天聚餐的好去处,“外面烧烤什么味儿,实验室里就有什么味儿”,这个实验室的空气净化系统“不太净化”。实验室内多是二手、三手设备,其中不乏美国人20世纪50年代淘汰的老旧设备。
( S3 K! {) `" W( [0 w  I$ d
1 f5 U- x6 H; W; X
; Z: c) x  p/ g0 R( K9 y太阳能电池使用与微电子技术类似的技术,所需的设备造价高昂、更新换代快,当时新南威尔士大学光伏实验室的经费微薄,无法负担。因此,当高精尖半导体企业设备升级、老旧设备需要处理时,新南威尔士大学光伏实验室才开始“进货”——以5%、10%的价格买下这些被淘汰的设备。# F8 R6 u8 p) D5 L9 d9 ^

& x' T: X+ f. E! w( ^7 k* Y, K
% A6 b* I7 \1 l: q5 C二手设备买回去,还得自己改造控制电路、组装炉管,重新调试测试指标,才能制造电池。
- m' H" s# ~0 @6 X
" P) d+ Y5 o% G% b! x) _& @
% H  e* c, b; W2 d6 |有一次,实验室的光刻机坏了,技术人员找到原厂维修。原厂负责外联工作的人问清光刻机的型号后惊呼:“我在公司工作了35年,从没听说过这个型号!你们怎么还有这个型号的机器?”
3 A3 S% L: z- ^8 d' O" W
$ t: u" g0 J7 y) H; r
/ w( K4 h5 G% m8 `凭借这些设备,赵建华在1988年制造了第一个高效PERC电池,实现了创纪录的21.8%的电池效率。上世纪90年代,赵建华和王艾华将这一数值逐步提升到25%。3 I7 J& P# E6 K/ F( O

8 \8 C& j3 {2 v, _4 g1 u+ D2 E6 I& a
如今,PERC技术是太阳能电池板最具商业可行性的硅太阳能电池技术,已使太阳能的发电成本在过去10年下降了80%以上,在全球太阳能电池市场中占比超过90%。
5 I3 g+ I% l; j* D. ]+ e5 }: o2 {9 N# }( o7 L
! i9 w7 ^8 r- Q: |! u
这项技术一旦成为专利,Martin Green团队也许再也不用为科研经费发愁。不过,实验室从一开始就没打算为PERC技术申请专利。
' i* V% R6 A) S& U) m4 e8 q, E8 o* V6 {. Q( v
% t# j8 S0 W# p# k+ {* A5 h
对此,Martin Green告诉《中国科学报》,在PERC首个成果发表前,团队本有机会在1983年到1988年间申请专利,但他们正确预见了PERC的未来——这项技术需要很多年才能商业化,而在那之前,任何专利都会过期。; h6 W- V7 e2 h$ g3 C; j3 B/ \7 _
+ R- j" f, C0 d4 N

+ ?& e9 Q3 {  {/ u2 c7 |赵建华和王艾华在中电光伏公司。
3 C4 L3 [- u  c# S  \6 q5 B1 |- n9 \+ t$ ]$ `
( x! ?! V8 g. l" y9 q: b# H- C

  }  _. a( W" t- p7 `- ~* U1 ^1 i* T& ~: i
  ^. X5 O, R3 v1 c! {/ A
唯一的窍门:照着极限,优化全部* s5 {+ t" p: G/ I) |* A& v

7 i7 s) e! [0 ?5 J# J+ H" X( l  q# J4 H! p

+ V7 T0 ]/ v/ L! i; t
2 I+ A4 p2 h- R6 Q& {& r; q2 u( c4 G
“你们是怎么做到的?”" ~9 M) `! |; ?  g. f) C, t

9 X( x, R, l- E" n. g+ p' o; A
7 c+ Q" O" p  s6 [在不断打破世界纪录的那些年,几乎所有同行都问过这个问题;在新南威尔士大学成为光伏从业者的“朝圣地”后,几乎所有实验室来访者都问过这个问题;获得伊丽莎白女王工程奖时,几乎所有记者也问过这个问题。
# L* B+ R/ t& a7 O: m/ d; ?) J3 f7 S8 |, ]

5 S0 @9 a/ g) I3 d- n半官方的回答是,1983年,Martin Green提出了能将电池效率提高到25%以上的PERC技术。该技术在电池背面制造电介质钝化层,使得光电转换效率得以提高。
" `& n7 ?8 t! v+ Z5 `& b- T
3 _" i7 w! [, M. g( P) G9 R! k3 c4 N/ Q+ B. I7 c+ o7 l
更为外人接受的答案,是“自由的氛围”。在赵建华、王艾华读博阶段,导师Martin Green只给出一个课题,剩下的设计实验、安排工作到实现目标,全都“自己自由发挥”。Martin Green从不介意赵建华与王艾华“夫妻档”工作,也不介意他们在实验室用中文交流。
) C1 W5 @5 L7 T' {8 O
) Q1 _% \5 e  [" ^
# Z7 x9 p" t% w: f. k" i1 ?在记者不断追问下,赵建华和王艾华又给出一个“略微详细一点的结论”——“照着极限,优化全部”,即不断改善实验室环境与设备,工艺操作精益求精,优化每一个可能的角落,仔细测量分析电池结果,并在理论支持下不断改进电池的设计,从而不断打破以前的效率纪录。$ m. p+ g+ J( S( ^
  G( `& ~8 Y1 r6 r8 X
" N( E2 z$ L. F
1999年,太阳能电池效率已逼近25%,接近Martin Green预测的实践极限。没有人知道下一步实验该怎么设计、怎么能让结果比上一次更好一点,唯一能做的就是不断尝试0.1%的突破。
- A: G4 F% y2 n) p9 P) Z
  [* M  @) C# k$ G6 U/ O7 R  K) a6 Y: {) T) H" ]' b
在近30年间,除了1988年,斯坦福大学以0.1%的优势暂时领先6个星期外,新南威尔士大学光伏实验室所打破的世界纪录几乎都是自己创下的。
1 t1 v' O$ n' P0 e' R; [0 \  Z6 L7 l6 Q0 c) [* J  s7 a( n

7 }+ \# H+ ?9 P( K一个时代结束,一个时代开始
0 P+ A& N' @# }5 g* c% i9 p. X( K% L1 n% ]

0 p3 M/ D9 ~) o: M
, F/ h  J8 j6 l" O8 }* s
. b4 u& m' O0 X  e6 f! @+ G: @
7 [3 C6 y+ O" l# Z千禧年后,赵建华和王艾华萌生了回国创业的念头。# j" r& N' Y" I+ K! G8 I! d
, E. p3 C) L* R7 M3 p$ q

5 o  P+ ]# u! U$ O4 r, `彼时,赵建华已经是新南威尔士大学高级硅光伏和光子学研究中心副主任、副教授,王艾华则在该中心担任研究员。' x7 Y8 H, w5 F& k9 q
: U% y# H$ J- O. u$ X  c7 s
7 }4 r% i( F1 z" W6 ]/ J8 t
2004年赵建华夫妇决定回国,与杨怀进等人共同创办中电电气(南京)光伏有限公司(以下简称中电光伏)。2006年,中电光伏逐渐步入正轨,赵建华和王艾华向Martin Green提出离职,全职回国创业,在中电光伏担任首席技术官和副总裁。
$ M- ~+ }& G9 `1 x% N9 }7 N8 h$ o; I( |; T" f* \4 T
0 z# T+ ^, b3 ^7 |" n" H5 v
“一个时代结束了!(End of an era)”这是赵建华、王艾华的告别宴上,实验室的一位澳洲同事发出的感叹。此言不虚,此后,新南威尔士大学的高效太阳能电池项目基本停滞。以当时有限的实验设备,很难再突破太阳能电池25%的效率极限。3 G3 ^: R0 ?( D: H) H; M
0 P% w9 o- |+ r% _0 |
2 F# h, S8 q$ \4 g: t) z0 }, w
另一个时代的大幕正在中国缓缓开启。
& m9 M2 o: Z! [; Z  f8 O6 o- e* |. ^, x! S. n. ]4 z: j
; i' b) M1 R& C! E1 N
1999年,杨怀进归国创业。2001年,赵建华的师弟施正荣回国,与杨怀进等人共同创立了无锡尚德公司。2004年,赵建华夫妇回国,与杨怀进等一起创立了中电光伏公司。
+ h7 l1 g2 Q$ P; N$ F7 Q
: }& O. m; d2 O# v2 f7 X- u3 V# _) s1 d* g: e
仅仅3年时间,中电光伏就成功在美国纳斯达克上市。也是在这一年,中国光伏电池产量首次超过德国和日本,位居世界第一。
6 h( B7 n" p! \3 ]) W0 v( M; ?+ m6 L8 T. n$ X, Q/ W1 K. }( V  V
$ e6 ~6 U6 Q' @! L
最早在美国上市的10家中国光伏公司中,有8家公司的技术带头人是Martin Green 的学生。光伏圈子中的“扬中三杰”——赵建华、施正荣、杨怀进,前两位均是Martin Green的“门徒”。至此,“新南威尔士帮”可以说撑起了中国光伏业的半壁江山。
" a3 ~- r2 C! u& i! A9 E2 K+ ?) ^6 _) v# T3 L$ g8 ^) I: J5 Y

& Y- b. V2 j5 \4 I- M赵建华(右二)与Martin Green实验室成员合影。受访者供图$ a! V8 q2 S( T$ ^; ]1 ^5 m5 q

6 b' V8 U  N: p. ?6 }( R" |6 o5 F
$ N: b& w" }; u7 d- p! D, l8 U

- s: b# U# f! l
; P/ F* h" H) R% {5 Q
& r- T0 z% W/ D, U- d% L% q十年一觉光伏梦
" P* S) G' A" U+ f5 {, W" h+ J2 t: \- A- l

" c) d2 T4 n) K- b0 j$ w
0 k, |& P( h9 S# z, @6 |" u; k5 ?, a; C* f6 B, [" j+ J

- [- e/ p# Z5 M# e) q时隔多年,你很难从赵建华和王艾华夫妇的生活中,窥见昔日的影子。. m7 G) {  l, A. l/ L

0 T9 |  G6 `$ c; A
% q5 F6 I& I5 |9 T# x( O9 @1 S随着2008年经济危机、2011年美国对中国出口的光伏产品实行“双反”等,光伏企业遭到不同程度的打击。4 B1 M' t! c3 W, v4 _
; o0 k0 z7 ^# Y
3 ^8 y- J3 L" q$ Z  U9 z: N
十年一觉光伏梦,“扬中三杰”今何在?
1 M& C/ f$ I; C" v. b! q; F1 F8 X+ S5 E, |

1 W+ A4 t: K* {. {4 U公开资料显示,曾经的尚德电力公司,巅峰时刻使施正荣身家高达186亿元,成为中国大陆首富,已于2013年破产重整。海润光伏原董事长、澳大利亚籍华人杨怀进,因犯内幕交易罪,被南京中院一审判处有期徒刑2年10个月,并处罚金100万元人民币。杨怀进没有上诉。
7 l/ _$ c3 s$ k8 R' j  T5 O( {) E2 d' q# c# y' @3 v
! h9 q: V7 _" r0 V+ p' a
赵建华、王艾华夫妇说,他们已经退休了。
* H4 X& A7 K' ?$ w( Q) ?  C- A4 Y8 V: J% W
8 t& w0 A& \. N0 A- X; w8 u
国内一些企业想找他们做顾问。王艾华说:“想想人家都是新技术了,我们也没什么可贡献的,就不去掺和了。”赵建华说:“我们有那么多学生,都做得挺好,让他们去做吧。”8 ^$ L7 h1 I+ u: W' n3 L3 S2 d

: ]0 v( i) I! T# ~$ _! j
  b, o3 r4 r. ]) T! W他们很少旅游,只有在今年2月初收到获得伊丽莎白女王工程奖的消息时,坐了22个小时飞机,从悉尼前往伦敦。" g4 `* [! G+ @6 ^  ]% \$ H6 s( A

# ~, D9 j1 ]0 H, Y
% ~, z9 g3 F1 G! A今年5月或6月,赵建华、王艾华夫妇还会再次前往伦敦,英国国王查尔斯三世将为他们颁发伊丽莎白女王工程奖。10月,是伊丽莎白女王工程奖建立的10周年庆典,所有获奖人将齐聚伦敦参加庆祝大会。8 w% Z( h$ d6 ?  v/ p$ N  q5 X/ {

( @: t7 ~3 x% n* [6 H
. I1 v1 s* l. D! B在2月伊丽莎白女王工程奖发布会前,他们按照颁奖方的要求,对获奖的消息严格保密。他们如普通游客一般,在白金汉宫、大英博物馆、大本钟等地驻足。
& D6 r+ T2 A. \7 K5 l0 Z
# R! Z7 T5 f9 [
; [7 s9 x  X" F& B发布会后,飞回悉尼前的那个上午,赵建华和王艾华为消磨时间,再次去了获奖人发布会召开地皇家工程院拍照留念,然后去了著名的伦敦塔。这座标志性的宫殿历尽沧桑,是曾经的堡垒、军械库、国库和避难所,如今作为博物馆,展出昔日镶嵌着巨大钻石的王冠与权杖。

本帖子中包含更多资源

您需要 登录 才可以下载或查看,没有账号?立即注册

×

帖子地址: 

梦想之都-俊月星空 优酷自频道欢迎您 http://i.youku.com/zhaojun917
回复

使用道具 举报

您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

QQ|手机版|小黑屋|梦想之都-俊月星空 ( 粤ICP备18056059号 )|网站地图

GMT+8, 2026-3-18 20:51 , Processed in 0.123777 second(s), 24 queries .

Powered by Mxzdjyxk! X3.5

© 2001-2026 Discuz! Team.

快速回复 返回顶部 返回列表