美國(guó)《外交政策》(《Foreign Policy》)雜志每年都會(huì)選出本年度全球100名用思想塑造了世界的思想者(thinker)。2013年度的100名思想者分為10個(gè)小類別，其中發(fā)明界的10名思想者中不僅有成立特斯拉電動(dòng)車和民間衛(wèi)星發(fā)射公司的伊隆·馬斯克(Elon Musk)，更有一位年輕的華人女科學(xué)家鄭曉琳。《外交政策》以一句話來(lái)概括鄭曉琳的貢獻(xiàn)——“給予我們隨時(shí)隨地的太陽(yáng)能。”
雙眼皮、大眼睛、皮膚雪白的鄭曉琳給人感覺(jué)是親切和善，而她豐富的履歷則更讓人印象深刻。2000年畢業(yè)于清華大學(xué)熱工程學(xué)的鄭曉琳在獲得美國(guó)普林斯頓大學(xué)機(jī)械與航空工程博士學(xué)位，曾在哈佛大學(xué)進(jìn)行博士后研究，2007年起在斯坦福大學(xué)擔(dān)任助理教授，2009年獲得美國(guó)青年科學(xué)家總統(tǒng)獎(jiǎng)。
近日，鄭曉琳接受了《第一財(cái)經(jīng)日?qǐng)?bào)》記者的專訪，談到她的太陽(yáng)能貼紙發(fā)明，這位年輕的斯坦福大學(xué)教授笑著娓娓道來(lái)。
突發(fā)奇想的創(chuàng)造
鄭曉琳的研發(fā)成果“太陽(yáng)能貼紙”聽(tīng)起來(lái)就像她女兒喜歡的貼紙。“這種新型太陽(yáng)能電池發(fā)電的部分和普通太陽(yáng)能電池板一樣，但它不需要堅(jiān)硬的基底，而是可以貼在任何材料上面。”鄭曉琳說(shuō)。
去掉基底的太陽(yáng)能電池不僅可以做到很輕便，而且電池板可以彎曲，可以貼在各種物體表面，正如《外交政策》雜志評(píng)價(jià)的那樣，“給予我們隨時(shí)隨地的太陽(yáng)能”。
“其實(shí)太陽(yáng)能電池本來(lái)不是研究室主要研究方向，但是我對(duì)薄膜柔性電子器件很感興趣。以前有人試圖通過(guò)在塑料表面制作電子器件來(lái)做出柔性電子器件。但是因?yàn)樗芰蠙C(jī)械性質(zhì)不佳，不耐熱而且不結(jié)實(shí)所以很不容易做，成功率很低。” 鄭曉琳談到進(jìn)行研究的動(dòng)機(jī)。
一個(gè)偶然的機(jī)會(huì)，鄭曉琳從一篇介紹制作表面納米材料石墨烯(Graphene)的文章得到啟發(fā)。那篇文章介紹鍍鎳的硅片上成長(zhǎng)出的石墨烯可以在水的作用下很容易剝離出來(lái)。既然在塑料表面直接制作元件不成功，為什么不先在鍍鎳的硅片上制作元件，然后利用水把做好的薄膜電子元件剝離下來(lái)貼在塑料或者其他物體的表面呢?
“我請(qǐng)學(xué)生李智煥(Chi Hwan Lee)去試了一下。剛開(kāi)始不成功，撕不下來(lái)。后來(lái)搞清楚原理之后就比較成功。” 鄭曉琳說(shuō)。
剛開(kāi)始鄭曉琳做的是三極管粘紙，由于實(shí)驗(yàn)室材料的限制，她并沒(méi)有進(jìn)行太陽(yáng)能發(fā)電的試驗(yàn)。不久，她遇到了后來(lái)的項(xiàng)目合作者，美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室 (NREL)的王啟(Qi Wang)，兩人一拍即合，在王啟的幫助下，在鍍鎳的硅片上制作太陽(yáng)能電池，并成功地從硅片上揭下成為“太陽(yáng)能貼紙”。
產(chǎn)業(yè)化仍需投入
“目前推廣太陽(yáng)能發(fā)電的阻力就是安裝成本太高，太陽(yáng)能電池板的基底成本也很高。”鄭曉琳介紹。太陽(yáng)能貼紙的產(chǎn)業(yè)化能大幅降低這兩方面的成本。據(jù)介紹，太陽(yáng)能貼紙的生產(chǎn)中硅基可重復(fù)利用，只需要消耗水，制作工藝也不復(fù)雜，所以成本也比較低。
然而，這樣一項(xiàng)有意思的發(fā)明曾飽受冷遇。由于最初鄭曉琳做成的是三極管貼紙，學(xué)校并不重視。后來(lái)做成了太陽(yáng)能貼紙，也沒(méi)有立即引起學(xué)校的重視。
“隨著論文的發(fā)表，我們每天都收到幾個(gè)太陽(yáng)能貼紙是否能產(chǎn)業(yè)化的詢問(wèn)，這才引起學(xué)校的重視，并在2012年幫我們申請(qǐng)了專利。學(xué)校市場(chǎng)調(diào)研表明，需要做出更大的太陽(yáng)能電池貼片才能做出更好的市場(chǎng)前景分析。”鄭曉琳說(shuō)，“目前太陽(yáng)能貼紙還處在研究狀態(tài)，我們沒(méi)有開(kāi)始進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的努力。”
鄭曉琳的太陽(yáng)能貼紙上的太陽(yáng)能電池單個(gè)大約1厘米見(jiàn)方，如果能做到每個(gè)4英寸也就是10多厘米，就能和商業(yè)化的太陽(yáng)能電池板差不多了。產(chǎn)業(yè)化另一個(gè)要解決的問(wèn)題是如何把單個(gè)的電池串聯(lián)起來(lái)形成一大張?zhí)?yáng)能電池板。所以提高制作太陽(yáng)能電池的工藝技術(shù)是太陽(yáng)能貼紙產(chǎn)業(yè)化道路上亟須解決的一個(gè)問(wèn)題。
但是產(chǎn)業(yè)化最大的障礙是研究經(jīng)費(fèi)的短缺。鄭曉琳透露了自己一個(gè)尷尬的局面。“目前項(xiàng)目的狀態(tài)已經(jīng)不屬于基礎(chǔ)研究階段，但是距離商業(yè)應(yīng)用還有一段距離。學(xué)校里主要從事基礎(chǔ)科學(xué)研究。政府科研基金只支持基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，所以這個(gè)項(xiàng)目不能得到政府基金支持。”
顯然，這個(gè)項(xiàng)目也還沒(méi)有成熟到可以推向市場(chǎng)。正處在中間的空白地帶。如果有私人科研基金或者公司愿意投資，項(xiàng)目的產(chǎn)業(yè)化才能順利地進(jìn)行。
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