黨的二十大報告指出，要積極穩(wěn)妥推進碳達峰碳中和，實現(xiàn)碳達峰碳中和是一場廣泛而深刻的經(jīng)濟社會系統(tǒng)性變革。北京大學深入貫徹新發(fā)展理念，于2022年設立北京大學必和必拓“碳與氣候”博士研究生未名學者獎學金。該獎項由澳大利亞必和必拓公司（BHP）捐資，旨在資助北京大學科研能力突出、研究工作富有創(chuàng)新性的優(yōu)秀博士研究生從事碳與氣候相關研究。希望此項榮譽能夠激勵北大學子肩負起應對全球氣候變化的使命，積極探索未知世界，開展高水平學術研究，在“碳與氣候”相關領域發(fā)出青年聲音，產(chǎn)出創(chuàng)新成果，為建成人與自然和諧共生的現(xiàn)代化作出突破性貢獻。

駱超，北京大學物理學院凝聚態(tài)物理專業(yè)2020級博士研究生，師從趙清教授，研究方向為鈣鈦礦光伏。獨立一作發(fā)表文章影響因子和超150，獲得已授權發(fā)明專利2項，曾獲國家獎學金，博士期間獲得北京大學校長獎學金、學術創(chuàng)新獎、三好學生標兵等榮譽，是2022年北京大學必和必拓“碳與氣候”博士研究生未名學者獎學金獲得者。

去解決那些稍微超出自己能力的問題，才能不斷拓寬自己的邊界。

研究之路：選擇挑戰(zhàn)、選擇堅持

能源日益枯竭和環(huán)境持續(xù)惡化是我們當下共同面臨的最大的危機，而大力推動清潔能源的研發(fā)能同時有效地緩解這兩個緊迫的問題，因此我決定從事新型清潔能源相關的研究。北大為我提供了良好的研究師資和環(huán)境：在導師趙清教授的帶領下，我在專業(yè)領域不斷進步；同時，學校優(yōu)異的研究生教育培養(yǎng)體制同樣也給了我很大的支持，使我可以自由探索。

將太陽能轉換成電能是一種清潔無污染的能源再生技術，更高效率的太陽能電池能將更多的太陽能轉化為電能供我們使用，因此提升太陽能電池的能量轉換效率是研究者競相追逐的目標。但是制備高效率太陽能電池是十分困難和復雜的，需要研究者把每一步工藝和技術都做到最優(yōu)，而這也是我進入該領域面臨的第一個巨大挑戰(zhàn)。

我在剛加入實驗室時制備的第一個電池效率僅為5%，這遠遠達不到實際應用的要求。之后疫情爆發(fā)又導致實驗室長時間關停。我的研究幾乎是從零開始，除了努力學習、不斷思考、反復練習外，沒有其他辦法。為此，博一期間我?guī)缀跞隉o休，每天都在追尋問題根源，進入“查閱文獻-思考-設計-改進-實驗驗證”的循環(huán)。就這樣，我在這一年里陸續(xù)解決了很多關鍵問題，掌握了關鍵技術。到博二時，我已經(jīng)做成了第三方認證接近25%、實驗室驗證超25.2%效率的太陽能電池，這種程度已經(jīng)是世界領先的水平了（目前世界紀錄為25.7%）。

在科研這條道路上，失敗幾乎占據(jù)了絕大部分時間。這是一條難走的孤獨之路，但好在它是客觀的、講道理的，只要找到問題的根本，就可以找到解決問題的辦法。我的經(jīng)歷讓我確信：如果不斷思考且非常努力，就一定可以戰(zhàn)勝一次又一次的困難。

光伏助力碳中和

“碳中和”是當下的熱門話題，碳中和政策也正在逐漸影響著我們的生產(chǎn)生活，下面我將簡要介紹光伏在碳中和中的作用。

人類目前共同面臨的最大危機是能源與環(huán)境危機。能源危機極其緊迫。一直以來，人類的主要能源供給都來自不可再生的化石能源，但地球上的這些不可再生能源僅夠人類使用一百余年。這個時間尺度對于個人而言是漫長的，可對于地球幾十億年的生命周期而言是極其短暫的，仿佛一眨眼，地球上的能源就會枯竭。所以必須要在能源枯竭前尋找新的能源供給，人類才能繼續(xù)生存下去。環(huán)境危機也正顯著地威脅著我們的生產(chǎn)生活。過去我們的能源供給主要依靠污染性的化石燃料，這導致全球氣候變暖，誘發(fā)環(huán)境問題。

為應對全球氣候變化危機、展現(xiàn)大國擔當，習近平總書記在第七十五屆聯(lián)合國大會上提出：“中國二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，爭取在2060年前實現(xiàn)碳中和。”李克強總理也在2021年政府工作報告中提出十四五期間二氧化碳排放將降低18%的具體目標。

光伏發(fā)電是一種真正清潔的能源供給技術，大力推動光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展能減少對化石燃料的依賴，在減少環(huán)境污染的同時提供大量可持續(xù)的能源。具體而言，光伏具有以下優(yōu)勢：（1）取之不盡用之不竭，只要有太陽，就有源源不斷的能源供給；（2）真正清潔，光伏發(fā)電不會產(chǎn)生任何污染物；（3）能量巨大，到達地球的太陽能量輻射大約為8.6?1018 W，利用好太陽能將獲得無比巨大的能量供給；（4）分布相對均勻，能有效地避免像化石燃料的不均勻分布帶來的局部掠奪性戰(zhàn)爭，使人類能夠公平地獲得能源；（5）免費獲取，人人都可以自由地利用太陽能，這不僅能增加便利性，還有效地降低了成本。

因此，大力發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)將有利于同時緩解全球能源與環(huán)境危機，助力我國實現(xiàn)碳中和目標。但光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展之路還很長，有很多問題需要解決，此次學校設立的北京大學必和必拓“碳與氣候”博士研究生未名學者獎學金將進一步激勵關于光伏的研究，體現(xiàn)了北大和必和必拓公司對環(huán)境問題的關注和支持，具有重要的意義和現(xiàn)實作用。

參加學術會議（左一）

光伏產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀概覽

我國一直都高度重視并支持清潔能源的開發(fā)。目前，我國已經(jīng)有許多世界領先的光伏企業(yè)，在世界排名前十的光伏企業(yè)中，中國企業(yè)通常占據(jù)7至8席，具有絕對的產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。當下，中國光伏產(chǎn)業(yè)還在加速發(fā)展。2021年我國新增光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量約5300萬千瓦（即53GW），連續(xù)9年穩(wěn)居世界首位；截至2021年底，光伏發(fā)電并網(wǎng)裝機容量達到3.06億千瓦，連續(xù)7年穩(wěn)居全球首位。

當前最先進的光伏技術是鈣鈦礦光伏，即以鈣鈦礦材料為吸光層的太陽能電池。鈣鈦礦是一種半導體材料，主要由鉛、碘和有機物組成，它具有許多優(yōu)異的半導體性能，比如：

（1）高的光吸收能力，僅需要500納米的鈣鈦礦材料即可實現(xiàn)90%的太陽光吸收；

（2）可溶于加工，僅通過配置化學溶液，然后簡單地將溶液制備成薄膜即可實現(xiàn)電池的制造，這將極大地降低鈣鈦礦太陽能電池的生產(chǎn)成本和工藝周期；

（3）鈣鈦礦是一種可以制備成柔性太陽能電池的材料，這可以使其集成于未來需求極大的柔性可穿戴器件中；

（4）廉價，鈣鈦礦材料本身十分便宜，這可以極大地縮短鈣鈦礦太陽能電池的成本回收周期，對大幅推動光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

鈣鈦礦太陽能電池是當前最新一代光伏技術，發(fā)展僅有十年，但在效率方面卻走完了硅基光伏走了五十年的路，未來潛力巨大，很有可能成為光伏行業(yè)的顛覆者。

鈍化鈣鈦礦表面的缺陷是發(fā)展高效鈣鈦礦太陽能電池的必經(jīng)之路，然而先前的表面鈍化技術具有一些先天性且難以解決的缺點。在此次獎學金的資助下，我希望能夠創(chuàng)新性地提出一種靶向鈍化策略，進一步提高太陽能電池效率。

背景材料：

北京大學于2022年3月設立北京大學必和必拓“碳與氣候”博士研究生未名學者獎學金。該獎項由澳大利亞必和必拓公司（BHP）捐資，旨在資助從事碳減排與氣候變化領域相關研究、科研能力突出、研究工作富有創(chuàng)造性的優(yōu)秀博士研究生。在發(fā)放獎學金的基礎上，該項目每年還將舉辦獲獎學生年度學術交流會，促進碳減排與氣候變化等相關的政策、技術、經(jīng)濟等領域的學術交流。