美國《外交政策》(《Foreign Policy》)雜志每年都會選出本年度全球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家鄭曉琳。《外交政策》以一句話來概括鄭曉琳的貢獻——“給予我們隨時隨地的太陽能。”
雙眼皮、大眼睛、皮膚雪白的鄭曉琳給人感覺是親切和善，而她豐富的履歷則更讓人印象深刻。2000年畢業(yè)于清華大學熱工程學的鄭曉琳在獲得美國普林斯頓大學機械與航空工程博士學位，曾在哈佛大學進行博士后研究，2007年起在斯坦福大學擔任助理教授，2009年獲得美國青年科學家總統(tǒng)獎。
近日，鄭曉琳接受了《第一財經(jīng)日報》記者的專訪，談到她的太陽能貼紙發(fā)明，這位年輕的斯坦福大學教授笑著娓娓道來。
突發(fā)奇想的創(chuàng)造
鄭曉琳的研發(fā)成果“太陽能貼紙”聽起來就像她女兒喜歡的貼紙。“這種新型太陽能電池發(fā)電的部分和普通太陽能電池板一樣，但它不需要堅硬的基底，而是可以貼在任何材料上面。”鄭曉琳說。
去掉基底的太陽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》雜志評價的那樣，“給予我們隨時隨地的太陽能”。
“其實太陽能電池本來不是研究室主要研究方向，但是我對薄膜柔性電子器件很感興趣。以前有人試圖通過在塑料表面制作電子器件來做出柔性電子器件。但是因為塑料機械性質(zhì)不佳，不耐熱而且不結(jié)實所以很不容易做，成功率很低。” 鄭曉琳談到進行研究的動機。
一個偶然的機會，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出的石墨烯可以在水的作用下很容易剝離出來。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貼在塑料或者其他物體的表面呢?
“我請學生李智煥(Chi Hwan Lee)去試了一下。剛開始不成功，撕不下來。后來搞清楚原理之后就比較成功。” 鄭曉琳說。
剛開始鄭曉琳做的是三極管粘紙，由于實驗室材料的限制，她并沒有進行太陽能發(fā)電的試驗。不久，她遇到了后來的項目合作者，美國可再生能源實驗室 (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能電池，并成功地從硅片上揭下成為“太陽能貼紙”。
產(chǎn)業(yè)化仍需投入
“目前推廣太陽能發(fā)電的阻力就是安裝成本太高，太陽能電池板的基底成本也很高。”鄭曉琳介紹。太陽能貼紙的產(chǎn)業(yè)化能大幅降低這兩方面的成本。據(jù)介紹，太陽能貼紙的生產(chǎn)中硅基可重復利用，只需要消耗水，制作工藝也不復雜，所以成本也比較低。
然而，這樣一項有意思的發(fā)明曾飽受冷遇。由于最初鄭曉琳做成的是三極管貼紙，學校并不重視。后來做成了太陽能貼紙，也沒有立即引起學校的重視。
“隨著論文的發(fā)表，我們每天都收到幾個太陽能貼紙是否能產(chǎn)業(yè)化的詢問，這才引起學校的重視，并在2012年幫我們申請了專利。學校市場調(diào)研表明，需要做出更大的太陽能電池貼片才能做出更好的市場前景分析。”鄭曉琳說，“目前太陽能貼紙還處在研究狀態(tài)，我們沒有開始進行產(chǎn)業(yè)化的努力。”
鄭曉琳的太陽能貼紙上的太陽能電池單個大約1厘米見方，如果能做到每個4英寸也就是10多厘米，就能和商業(yè)化的太陽能電池板差不多了。產(chǎn)業(yè)化另一個要解決的問題是如何把單個的電池串聯(lián)起來形成一大張?zhí)柲茈姵匕濉Ｋ蕴岣咧谱魈柲茈姵氐墓に嚰夹g(shù)是太陽能貼紙產(chǎn)業(yè)化道路上亟須解決的一個問題。
但是產(chǎn)業(yè)化最大的障礙是研究經(jīng)費的短缺。鄭曉琳透露了自己一個尷尬的局面。“目前項目的狀態(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。學校里主要從事基礎(chǔ)科學研究。政府科研基金只支持基礎(chǔ)研究項目，所以這個項目不能得到政府基金支持。”
顯然，這個項目也還沒有成熟到可以推向市場。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，項目的產(chǎn)業(yè)化才能順利地進行。
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