院士访谈｜黄春辉：如何推动基础研究和实际应用更好地结合

黄春辉

无机化学家。1933年5月4日生于河北邢台，籍贯江西吉安。1955年毕业于北京大学化学系。北京大学化学学院教授及复旦大学先进材料实验室教授。主要研究领域是稀土配位化学和分子基功能膜材料。前者内容涉及到稀土元素的萃取分离、稀土配合物的分子设计、合成、结构及性质研究，特别是稀土配合物的光致发光及电致发光性质的研究。在分子基功能材料的研究中，将二阶非线性光学材料分子设计的原理引入到光电转化材料的设计中，发现了两者在构效关系上的相关性，开发了一类新的光电转化材料。著有《稀土配位化学》、《光电功能超薄膜》和《有机电致发材料与器件导论》等。曾获国家自然科学奖二等奖等。2001年当选为中国科学院院士。

作者黄晓艳与黄春辉院士（左）合影 摄

2019年，中国光伏产业开始实现由补贴推动向平价推动的转变。尽管在政策调整下，整体光伏市场有所下滑，但受益于海外市场的增长，我国光伏产业规模稳步扩大、技术创新不断推进、出口增速不断提升。2020年，我国光伏市场将保持向好态势发展。 关于未来光伏技术的发展先机及实际应用中存在的问题，黄春辉院士早年在接受《高科技与产业化》专访时，就给出了自己的建议和思考，并提出如何推动基础研究和实际应用更好地结合。黄晓艳是中关村跨界创新联盟院士专家委员会秘书长。黄晓艳：您认为光伏技术未来的发展方向是什么?关于第三代光伏技术，您是如何定义的?黄春辉：关于第一代、第二代、第三代光伏电池的定义，现在有很多说法。对于硅电池来讲，把单晶硅电池作为第一代，多晶硅电池作为第二代，纳米结构太阳电池为第三代, 进一步降低太阳电池成本。我更习惯按材料来划分，可分为无机电池、有机电池和杂化电池。像硅和铜铟镓硒都属于无机电池。杂化电池的成分比较多样，既有有机物，又有无机物，可各取二者之所长。 目前研究最多的是杂化电池。从目前市场使用的角度来看，无机电池还是现在的主流。无机的优点是比较稳定，因此航天上使用的太阳能电池一般都是无机电池。你可以回忆一下电视播放的卫星上天的镜头，上天后卫星张开两个翅膀，这两个翅膀就是太阳能电池板。另外无机电池的转化率比较高，晶硅电池的转化率能达到或超过20%。缺点是价格比较贵。 既然无机电池的成本居高不下，那么如何降低成本，使其可以进一步普及?科研人员一方面在降低成本下功夫，另外也在其他方面想办法，特别是采用杂化材料的方面，引入有机材料。有机材料结构多变，选择空间很大，但有机物本身也存在没有无机物稳定及导电性较差的问题，加入有机材料后转化率会下降，目前最好的杂化电池转化率大约在6%～8%左右。 纯粹的有机电池成本可以进一步降低，或者与杂化电池持平，其转化率也在6%～8%左右。我认为，杂化电池和有机电池是未来的发展方向，但是距离应用还有很长的路要走。其实，8%～10%的转化率已经可以满足实际应用了，但稳定性不够好是致命问题。只要成本降下来，有一定的稳定性也是可以的，过几年换一批电池也是可行的。就像一台电视机的寿命能达到十几年，但实际上，电视机的更新换代很快，在没用坏之前我们可能已经换新的了。只要杂化电池和有机电池的性价比更高，相信即使寿命不如无机电池，也能为大家所接受。黄晓艳：中国应如何抢占未来光伏技术的发展先机?黄春辉：我认为找到更好的杂化材料是我们现在主要的努力方向。杂化的道路很多，方向很广，可使用的材料也很多，可以通过各种途径去实现，因此对于杂化的研究是各显神通，相信未来会在找到比较合适的结构和材料上有突破。 合适的结构和材料如何界定呢?我认为第一，要稳定，能够稳定地进行光电转化;第二，要达到一定的效率，这样才能应用到实际生活中；第三，成本要降低，要让老百姓用得起，才能推广开来。即使没有硅的使用寿命长，只要性价比高，同样可以考虑。黄晓艳：随着美国“双反”，欧洲“双反”的到来，光伏产业的发展步入低谷。您认为目前光伏产业最大的问题是什么?黄春辉：现在一说到光伏产业，往往会提到“产能过剩”。我认为，并不存在产能过剩的问题，而是价格太高，老百姓用不起。比起热发电和水力发电，太阳能发电的价格高，老百姓自然不愿意用贵的，只有价格下降，国内市场才能打开。 对于中国光伏企业来说，更致命的问题是“两头在外”。几年前我在上海开会，会上有一些光伏企业的老总，我问他们：做光伏电池赚钱吗?他们说赚钱。我问怎么赚呢?他们说，因为中国的高纯度硅提取技术还不过关，所以都是从国外购买单晶硅，我们负责切片、组装等，做成光伏电池，再出口到国外。我们靠加工来赚钱。我当时就觉得这是有问题的。我们的工作并没有太多的技术含量，“两头在外”决定了中国光伏企业的发展受制于人。如果外国不卖给我们原料，或者不购买我们的产品，或者改为自己组装电池板，中国的光伏企业发展就会遇到危机。几年之后的今天，我的担心变成了现实。 光伏并不是唯一的例子，稀土也很类似。中国出稀土，但是我们没有注意研究钕铁硼磁性材料的基础，主要靠买国外的技术，我们付出了多少专利费!生产出来的产品也主要卖给国外，自己只赚了一点加工费，但赔上了资源，赔上了环境。这些教训我们不能忘记，并且总结出一些经验，让其它行业不要重蹈覆辙。黄晓艳：为了应对目前的不利形势，谋求核心技术的突破，科研人员和企业应该如何更好地对接?黄春辉：中国光伏电池生产企业的研发能力还是比较薄弱的，比较现实的做法是加强企业的研发力量，使其和科研院所、高校等更好地结合。实验室的一些新成果，虽然不能直接投入到生产上，但是已经看到了前景，产业化的苗头很好，那么企业的研发力量可以接过接力棒来继续做。 企业必须要有接手的能力和愿望，才能谈与科研人员的结合。很多企业老板连做研发的愿望都没有，他们希望拿来现成的技术，现成的生产线，买来就能马上投入生产。而科研院所和高校主要做的是基础研究，距离真正应用到实际生产中还有很长的路要走，这中间的衔接是个大问题。基础研究和应用之间的鸿沟到底该由谁来填补?曾有企业老板来找过我，谈技术转让的事情。我和这位老板开玩笑说：如果要现成的东西，你可以去买。但是从基础研究到应用，再到生产，有一个很漫长的过程，要有足够的耐心。否则拿了你的钱，第一年见不到成果，你心里会着急;第二年如果还见不到成果，可能会有些按捺不住;到了第三年如果还没出成果，都想把我吃了吧?我们当然也希望能够把工作一直做到最后，给企业成品配方，让企业拿来就直接能用，我们也试图去这么做，但是受到种种限制。高校的学生如果要毕业，就必须做探索性的课题，必须发文章。而产业化的研发需要重复性的、长时间的工作，学生不可能有这么长的时间来做。而高校的教师编制是根据学生人数来决定的，有多少学生，就给多少教师编制，不可能招更多的人。而且老师都有很重的教学任务，又有发文章的要求，没有多余的时间和精力去做产业化的研发工作。当然我们可以招一些博士后来工作，但是一年两年可以;时间长了，如果没有正式编制，是留不住人的。国外这种情况的解决方法是教授自己去开公司，但是从北大来说，并不鼓励这样做，觉得这是不务正业。 近几年，无论是科技部还是国家自然科学基金委，都给了我们很多支持和资助，但这些都不足以支撑我们把工作一直做到能和企业衔接的程度。从根本上来说，这不是钱的问题，也不是技术上能够解决的，这是体制问题。只能从国家的高度去创造条件，让做衔接工作的人和机构能够生存，才有解决之道。就我们自己来说，我一直在呼吁，双方都往前多走一步。我们不要发表完论文就收工，还要看看在实际应用上都需要哪些条件，怎么提高生产效率，怎么提高电池的稳定性;企业也要再往前走一步，不要只想着去买国外现成的流水线，而有自主知识产权的技术，否则产业发展始终受制于人。双方都多走一步，科研和企业才能真正地结合。黄晓艳：许多有应用前景的技术或材料在实验室被发现后，并没有发展成产业，仅以发表论文告终，对此您怎么看?黄春辉：这个问题我也一直很苦恼，前几天我还和领导讨论过。最近我们在电池及发光材料上都取得了一些成果，我问领导，我们是发文章呢，还是往下做产业?从我个人角度来说，如果这个材料能做成产业，将对国家的经济发展做出贡献，国家能得到实惠;而发文章的话，文章一发表，国外同行都知道了，人家继续去做了。对我来说多一篇文章、少一篇文章已经无足轻重，但是对我下面的年轻人来说，发文章是很重要的，如果不发文章，他们就没法提职。职称评不上，很多福利待遇都没有。这就是现实的矛盾。我当然希望将国家需要的东西做出来，一直做到应用，但是我没有这么多人手，也没有条件去做产业化之前的工作。而更大的矛盾是，年轻人需要发展，在现行的体制下，要发展必须发文章。后来我们领导也说，他也希望能发展成产业，但是现实是无奈的，发文章还是更重要的。在北大，当一个教授不算什么，可当不上一个教授就什么也不算。 对于杂化光伏电池的研究也有这个问题，杂化的研究空间很大，是研究一个发表一个，还是不发文章，不让国外知道，自己慢慢做，这在体制上是非常矛盾的。 还是那句话，这是一个体制问题，国家要对这个问题有清醒的认识。像我所做的化学领域，中国人发表的文章总数已经名列世界第二，在顶级科学期刊上发表的文章数量也不少。中国近几年的科研总水平已经有很大提高，但是基础研究和应用之间的鸿沟是个现实的问题，这道鸿沟如何跨越?我认为，在我国现阶段，基础研究的选题不能像放风筝一样漫无目标，而是要以应用作为目标。国家急需才是我们研究的根本目标，不考虑应用的研究是无源之水，无本之木。同时我们的体制也要为科研人员进行应用研究提供条件。我们希望研究成功，但也要允许失败，允许科研人员几年之内出不了成果，允许他们坐冷板凳，否则做科研的人都去搞“短平快”，不敢染指困难的问题、冷门的问题、创新的问题，文章虽然发了不少，但是不利于整体科研水平的提高和发展。黄晓艳：从国家层面，应该如何推动基础研究和实际应用更好地结合?黄春辉：还是我之前说的，加强接手中间过程的能力。国家近年来对科技的投入不断加大，我认为对应用研究的投入也要加大。这笔经费可以放到产业部门，使他们具备接手中间过程的能力。同时也要允许科研院所和高校去做这些工作。这几年也有过很多好的尝试，但没有形成体制。 我们自己也做过一些尝试。昆明贵金属研究所和我们正在进行项目合作。他们那儿有放大的条件，我们在实验室做好的技术可以交给他们，让他们进一步研发、放大，再交给企业。这样两边凑一凑，就能把事情做成。但是这样的合作只是简单的放大，像光伏产业这样大的产业链，简单放大是行不通的，企业还是要提高自身的研发能力。我们在实验室得到的一些结果，看起来很有产业化的苗头，但是真正要应用到生产上还要做很多工作，高校不具备这些条件，在生产之前的研发工作只能让光伏企业来做。 国家也要给予支持和推动。国外已有的经验也可供我们借鉴，比如美国硅谷有专门的风险投资，一年投一百个项目，有两三个做成了，这个产业就发展上去了。现在我们有很多钱用在购买国外专利和生产线上，这些钱要是投入到研发上，就能够取得自己的知识产权，同时还能提高自己的科研能力和水平。有关部门的领导也要转变意识，投一百个项目，哪怕只有两个得到应用，那就是我们自己的东西。要舍得广撒网，不要指望一项研究就能100%取得成功，创新的工作没有那么高的成功率。我们可以参考国外的风险投资回收比例，只要成功率在比例范围内，就可以接受。不要害怕投了钱，没有出成果。那么这笔钱谁来买单?应该看到即使对某一个项目来说是投资失败了，但是在其研究阶段所作的工作，也许会对下一个项目有用处，而且这项研究还培养了人才，提高了研究队伍的水平，那么下一个项目的回报率就会大得多。要看长远，不要只看第一回合。黄晓艳：对于年轻的科研人员，您有哪些建议和忠告?黄春辉：我只能谈谈自己的体验。在选题上，首先要有明确的应用背景。中国的经济水平还不是很发达，科研经费是有限的，所以必须选择国家亟需的、有强应用背景的项目来研究。另外要耐得住寂寞，坐得住冷板凳，去做一些真正创新的工作，去解决重大的问题。 我觉得现在的问题不是年轻人不愿意这样做，而是体制不利于年轻人这样做。我们希望年轻人敢于坐冷板凳，但是做了几年研究，没有出成果，发不了文章，考评通不过的话就要走人，那谁还敢坐冷板凳。连我自己带的学生都跟我说：黄老师，我们也想研究重大课题，但是我们要找工作，就必须有文章。所以我也很无奈。文章转自：晓艳的科技坊