我的聚合物太阳能电池研究之路

李永舫

高分子化学、物理化学专家，中国科学院院士。中国科学院化学研究所有机固体重点实验室研究员，苏州大学材料与化学化工学部特聘教授，重庆大学能源与动力工程学院特聘教授。

主要研究内容包括：聚合物太阳能电池光伏材料，包括共轭聚合物给体和受体光伏材料，新型富勒烯衍生物受体光伏材料，可溶液加工有机分子光伏材料等;无机半导体纳米晶的制备及其在聚合物太阳能电池和电致发光中的应用;导电聚合物电化学和导电聚合物透明电极材料。

走上光电材料研究道路是偶然的

科协频道：您一开始是如何走上光电材料研究道路的？我们国家的相关研究经历了怎样的发展过程？

李永舫：我做光电材料研究，中间经历了很多曲折。我大学一开始学习的是抗菌素专业，主要研究方向是生物制药。大学二年级有一个机会提前考研究生，我又转到物理化学专业，研究催化剂。研究生毕业以后，我考上复旦大学博士，研究方向是锂电池。从博士后开始，我跟着钱人元先生做导电高分子方面的研究，开始研究共轭高分子光电材料和器件。

选择光电材料研究这一方向也是偶然的，2000年的时候国家开始搞“973项目”，其中一个叫作低价长寿命太阳能电池的研究项目，主要是探索燃料醚化太阳电池能和薄膜无机半导体太阳能电池，是一个有机光伏的探索性的项目。我加入了这个项目，也算开始进入到有机光电这个领域。其实，刚开始研究这个领域的人很少，现在越来越热，已经变成了一个热门研究方向。

太阳能是一种十分重要的清洁能源

科协频道：太阳能作为一种清洁能源，已得到多方面的应用，目前在太阳能的采集、储存和使用上，有哪些先进的成果？

李永舫：太阳能利用从开发清洁能源的角度来讲是非常重要的。现在能源问题和环境问题越来越严峻，原因是大规模化石能源的使用，引起了环境污染。现在我们关注的碳排放问题，也跟化石能源的大量使用有关。其实，化石能源中的能量也是亿万年来地球上的光合作用将太阳能转换而得来的。所以，我们现在开发太阳能是很重要的工作。太阳能的利用分为几个方面：一是太阳能热利用，如太阳能热水器;二是太阳能的光利用、光化学应用，如我们正在进行的光催化研究等;三是把太阳能直接转换成电能，如太阳能电池。

中国在聚合物太阳能电池领域的研究居于领先地位

科协频道：聚合物太阳能电池光伏材料和器件研究进展如何？太阳能电池光伏材料和器件有哪些应用前景？

李永舫：我们国家现在商品化的太阳能电池实际上叫硅基太阳能电池，包括单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池。这类太阳能电池早期是引进国外技术，购买的国外生产线，市场也靠国外。但是现在，我们国家自己的硅基太阳能电池技术发展起来了，并且在国际上处于领先地位。全球的硅基太阳能电池商品化产能，中国占70%。中国高铁是中国人的名片，太阳能电池也可称为中国人的名片之一。除了商品化的硅基太阳能电池，太阳能电池还包括无机半导体薄膜太阳能电池，钙钛矿太阳能电池以及有机聚合物太阳能电池。

我的研究方向之一就是有机聚合物太阳能电池。有机聚合物太阳能电池的突出特点就是轻、薄、柔，因为它的活性子厚度只有100纳米，而硅基太阳能电池的活性子厚度是100多微米，相差1000倍，所以有机聚合物太阳能电池很轻。另外，它可以做柔性器件，因为它的活性子本身是无定形的结构，是有柔性的，在塑料的基底上面就可以做柔性器件。2001年我刚进入这个领域时，聚合物太阳能电池的光电转化效率还不到1%，现在实验室的效率超过了17%，已经到了可以往应用发展的阶段。中国已经取得了世界光伏材料领域的领先地位，下一步就要往应用方面发展——要解决它的稳定性问题、要降低它的成本、要大面积制备，我觉得我们非常有希望率先实现聚合物太阳能电池的应用。

因为有轻、薄、柔的突出特点，未来有机聚合物太阳能电池有可能实现建筑一体化，或者在室内应用，甚至是可穿戴应用。未来5～10年，有机聚合物太阳能电池的应用应该会慢慢扩大，有希望与硅基太阳能电池实现互补。

系列报告会对提高公众科学素养发挥重要作用

科协频道：您如何看待北京地区广受关注学术成果系列报告会？

李永舫：这个活動我参加过很多次了，我觉得这个活动很好。这个报告会是面向广大听众的，尤其是有了网络直播，可以线上听会，这对提高公众的科学素养能发挥很重要的作用，尤其有可能对年轻人产生更多的积极影响。