杨希川：欲揽七色光华

姜莹

作为一种新型可再生能源，太阳能凭借的无污染、储量丰富、不受地域限制等优势，受到科学家的青睐。充分利用太阳能，成为很多科学家的梦想。

1953年，Bell实验室成功研制出单晶硅太阳能电池，揭开了人类将太阳能转化为电能使用的历史。

但苛刻的制作工艺造成其生产成本高昂，同时，其生产过程中能耗太大，与环保要求不符。直到今天，这些问题仍未得到很好的解决，直接影响到了广泛民用。

1991年，洛桑联邦理工学院的瑞士化学家迈克尔·格拉特兹勒（Michael Gr?tzel）教授报道了一种光电转换效率7%的新型低成本太阳能电池——染料敏化太阳电池。

因为制作工艺简单，成本相对低廉，且使用寿命长，染料敏化太阳能电池被看作最有希望大规模利用太阳能的可行路径，特别在近年得到了广泛的研究和关注。

杨希川，大连理工大学精细化工国家重点实验室副教授、大连七色光太阳能科技开发有限公司董事长，我国染料敏化太阳能电池研究领域的杰出代表，长期致力于该领域的基础及产业化应用研究，已经卓有成效。

事实上，杨希川一开始并不是做太阳能电池研究的。

1984年，杨希川毕业于大连工学院化工系染料及中间体专业，3年后获得该校精细化工专业硕士学位。2002年，他拿到大连理工大学博士学位，专业是应用化学。

在这期间，杨希川主要从事染料新产品的开发工作，他领导了20多个化工新产品从实验室到产业化的开发项目，其中多个产品及技术达到了国际先进水平，填补了国内空白。

而他本人，也在多年的工作中积累了丰富的科研和产业实践经验，但化工行业污水治理不到位的问题始终困扰着他。“看着各种颜色的废水排到大江大河，尽管不是自己的问题，还是觉得心疼和愧疚，觉得应该做些改善环境的工作。”杨希川说。

从化工染料生产，到染料敏化太阳能电池研究，两者之间的联系是染料。在跨进新世纪的时候，杨希川接触到了染料敏化太阳能电池研究，“热情一下就来了”，新世界的大门从此开启。

2002年到2004年，他远赴瑞典斯德哥尔摩大学进行博士后研究，在这其间他学习并掌握了染料敏化太阳能电池这一领域的世界前沿技术。回国后，他便一头扎进这一领域，全心钻研。

杨希川介绍，染料敏化太阳能电池的全称为“染料敏化纳米薄膜太阳能电池”，它是模拟自然界中光合作用的光反应。采用吸附染料的纳米多孔二氧化钛半导体膜作为光阳极，并选用适当的氧化-还原电解质，用镀铂的导电玻璃作为光阴极，一个简单的染料敏化太阳能电池就做好了。只要太阳光一照到电池上，它就开始源源不断地发电了。

相比于现在主流的硅基太阳能电池，染料敏化太阳能电池以纳米二氧化钛、有机光敏染料和导电玻璃等为主要原料，廉价易得；无须超高温、超高真空、超高纯的生产过程，可在常规条件下生产和组装，这些都使得其生产成本大幅降低。

同时，它的生产过程不需要大量能源，原材料和生产工艺都是无毒、无污染的，不产生有污染物质，且部分材料可回收利用，对节约能源、保护环境有重要的意义。

从名字中我们就可以看出，光敏染料是这种电池的核心部分。事实也确实如此，光敏染料在染料敏化太阳能电池工作中发挥光电转换功能，是获得高光电转换效率和长寿命的决定因素之一。世界各地的科学家都在为获得更高的转化率而努力。

杨希川的研究就是从光敏染料开始的。立足于博士后研究阶段的研究积累，相关进展很快。

2004年初，杨希川带领团队合成了首个四氢喹啉有机光敏染料；

2005年11月，小面积电池组装取得突破；

2006年，测试条件完善，杨希川开发了一批新型有机光敏染料，并申请了首项中国专利。

2007年1月，以所拥有的新型有机光敏染料为核心技术，杨希川创立大连七色光太阳能科技开发有限公司，致力于第三代太阳能电池材料和仪器的基础研发与产业化推广。

面向实验室和面向市场完全不同，杨希川在创业的过程中充分体会到了这一点。资金问题、人才问题、资源问题，各种问题接踵而至。杨希川和七色光在重重压力下，缓慢前行。

他们已经在艰苦地攻关过程中，将染料敏化太阳能电池的实验室光电转换效率提升到11.5%，并做出了400mm乘以400mm的单板太阳能电池，至今已运行五年还在稳定工作，为大规模的工业化生产奠定了基础。

在做好科研的同时，他们积极争取国家科技型中小企业创新基金等相关政策的支持；打造了知识结构互补的研发团队，与著名理工高校建立长期伙伴关系，保证人才供给；他们还积极加强与国外大公司的联系，并于2013年8月与瑞典Dyenamo AB公司正式达成战略合作关系，成为其在中国的独家代理商。

杨希川十分清楚，当面向市场的时候，成本变得尤为重要。如何在可接受的成本下，提高光电转化效率成为关键。

杨希川介绍，目前染料敏化太阳能电池产业化遇到的最大困难，就是光电转化效率不够高。据了解，目前有报道的染料敏化太阳能电池的光电转化率在实验室最高能到13%，但在产业化进程中能做到10%都非常困难。

此外，这一电池的产业化应用还面临另一难题，即电池电解质的密封问题。“它的电解质是液体的，要密封或长时间使用都比较困难。从目前的情况来看，将来比较大的可能是发展固态的染料敏化太阳电池。”目前他所领导的团队也在朝着固态染料敏化太阳电池的方向做研究积累，已经能够实现7%-8%的光电转化效率。

在做好固有工作的同时，杨希川也在紧跟科研热点，拓展七色光科技的研究领域。

2014年，七色光科技推出专门针对钙钛矿太阳能电池的专用材料。

钙钛矿太阳能电池，是以钙钛矿型化合物为吸光材料的薄膜太阳能电池，是继染料敏化、量子点敏化之后的又一基于纳米半导体材料的新型太阳能电池。它与染料敏化太阳能电池有很多相通之处，它的优势除了制作简单、成本低之外，还有光电转化效率非常高。

得益于钙钛矿性化合物独特的光电性能，钙钛矿太阳能电池具有优异的光电转换效率，短短几年时间，转换率已经达到22%左右。它的主要问题在于，稳定性不够，这是目前杨希川和其他课题组都在竭力攻克的难题。

现阶段，杨希川的主要精力在带领团队做更大力度的基础研发，希望能够在染料敏化太阳能电池的光电转换效率提高、钙钛矿太阳能电池的稳定性提升方面取得突破，以基础研究突破推动产业化研究进步，以期在与传统硅基太阳能电池竞争中具备更大的优势。

“新型光伏、创造希望、实业报国、共同成长。”遵循这一使命，杨希川和七色光在领导和朋友的支持下走到了今天，尽管困难不断，但他们从未停下前进的脚步。杨希川说他们会继续拼搏，为了最初的目标。他也希望能够得到国家相关部门的大力支持，希望有更多志同道合者加入进来，共同为中国第三代太阳能电池的产业化进程贡献力量。