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立足能源危機  尋求破題之道

能源問題、氣候危機，這幾個簡單又沉重的字是人類科技與社會發展歷程中無法避免的挑戰。半導體的光生伏特效應可以實現太陽能到電能的轉換，基于此的光伏技術可推動“零碳”綠電供給，是解決能源安全、環境污染等問題的理想途徑之一。目前的商業化晶硅光伏技術受材料、工藝等限制，其成本高昂且光電轉換效率已接近理論上限。相比之下，新型的鈣鈦礦光伏電池效率接近晶硅光伏電池，且價格低廉、可液相制備，有望將光伏成本降低至目前的1/3。因此，發展鈣鈦礦光伏電池有望提高我國在能源領域的話語權。

深耕于新型光伏這一領域，楊雙不是追隨者，而是領跑者。

在華東理工大學提前攻讀博士學位期間，對科研極富熱情的他加入了楊化桂教授課題組。一開始，他的研究方向集中于染料敏化電池。2013年，在第五屆中國國際納米科學技術會議（CHINANANO）上，楊雙發表了相關研究進展的口頭報告。無巧不成書，染料敏化電池的開創者——Michael Gr?tzel教授也出席了會議，并對楊雙的報告給予贊揚。這次彌足珍貴的經歷更加堅定了楊雙對科研的求索之心。

自上世紀90年代起，染料敏化電池已經在高速發展的道路上“飛馳”了20余年時間，逐漸放慢的研究進展沒有辦法滿足楊雙實現“從0到1”突破的追求。當時還不成熟的鈣鈦礦光伏研究方向，就成為了楊雙的“試驗田”。事實證明，這是一次正確的抉擇。鈣鈦礦結構電池以極低的成本獲取超出染料敏化電池的光電轉化效率，并且這個數值每隔一段時間都在被高速刷新。

然而，鈣鈦礦穩定性差，在水、氧、光、熱、輻射等刺激下易分解，這是該技術發展的“卡脖子”難題。

無論理論上的光電轉化率有多高，鈣鈦礦電池的穩定性問題始終是大面積推廣的一大難題。為了讓低成本清潔能源的春風拂遍尋常百姓家，楊雙開展了“分解機制-界面調控-器件應用”的系統研究，以提升器件在空氣環境、工作環境和特殊環境下的穩定性。在這一領域里，楊雙提出分子功能化半導體異質結新概念，發展了一套理論設計及精準調控功能化表面的通用方法，賦予材料獨特的疏水、載流子離域等新奇特性，突破了光伏材料的空氣環境穩定性瓶頸；建立具有普適性的光電器件結構設計及界面鈍化新方法，率先提出含氧酸鹽原位自發鈍化層設計思路，研制出一系列高性能、穩定的鈍化層材料，構筑出高溫/光照條件下工作壽命近萬小時的鈣鈦礦光伏器件。

與國家重大需求結合，將科研創新落實到實際應用，這是楊雙從事科研工作以來一直謹記的初心。目前，他研發的部分鈣鈦礦光伏器件的鈍化工藝專利已授權轉讓，并被多個能源公司予以試用，獲得了良好的效果。此外，他還積極發展大面積的材料鈍化與組裝新技術，提升產業化鈣鈦礦器件的穩定性。

漫漫求學路 科研從懵懂到成熟

科研道路上最重要的影響因素是什么？楊雙給出的回答是“導師很重要”。剛進入華理讀研時，楊雙坦言自己對科研約等于一竅不通的“門外漢”。而進入楊化桂教授課題組的初衷也很純粹——“想找一個科研能力強的導師”。正如楊雙當時所希望的那樣，楊化桂教授在他的科研之路成長中起到了至關重要的作用。

楊化桂教授是一位待科研如孩子般純粹的科研工作者，對學生的高標準嚴要求和以身作則，起到了作為導師和榜樣的表率作用。讓楊雙印象深刻的是，楊化桂教授時常與學生提及“科研品味”的問題。在楊雙看來，對一個科研方向在進行自我評估后，認為有前景并且努力實現從無到有的突破就是一種高科研品味的體現，而單純為了發論文和成果指標敷衍了事便是一種低的科研品味。

博士畢業后，楊雙先后在新加坡南洋理工大學和美國內布拉斯加大學林肯分校從事博士后研究。這兩段經歷，也讓楊雙在鈣鈦礦研究上“靜下來，鉆進去”。

剛到美國內布拉斯加大學林肯分校進行博士后研究時，實驗室的資源相對緊張。“可能10個人用1臺手套箱”，他不得不晝夜顛倒，排班在凌晨，4點就摸黑到實驗室做實驗，而這一切持續了兩三個月，直到實驗室引進新設備才結束。在鈣鈦礦領域，楊雙是作為開拓者的身份探尋未知的原野，在大家專注于光電轉化效率的時候，他已經將眼光投向穩定性問題；而當水氧穩定性成為熱點，光穩定性又映入了楊雙的眼簾。他不甘于做陪跑者，求知的熱情和科研的天分讓他積極地領跑在賽道前列。

如今，楊雙已成長為一位優秀的青年科研工作者，主持了國家自然科學基金、上海市“基礎研究特區”項目、上海市自然科學基金、江蘇省基礎研究計劃、企業委托項目等多個研究課題，入選國家優秀青年基金、“上海科技青年35人引領計劃”等，以第一或通訊作者在Science、Nat. Energy、Nat. Commun.、J. Am. Chem. Soc.、Angew. Chem. Int. Ed.、Adv. Mater.等國際知名期刊發表論文50余篇，包括ESI高被引論文9篇，ESI熱文4篇，封面論文11篇，被引用7000余次。

因材施教 做好學生的引路人

不求桃李滿天下，但求育人以成才。在楊雙看來，班導師和博士生導師的雙重身份內核有相似之處，那就是因材施教。無論在什么時候，學生本身的特質是最重要的。

楊雙積極投身本科教學第一線，對學生因材施教，循循善誘，主講、參講了“光電材料與器件”“新能源材料與器件概論”“電催化材料與器件”等課程。在教學中，楊雙非常重視基礎知識的深入探索與前沿發展的融會貫通，時常在課堂中講解領域內最新理論理解與技術進展，并介紹這些科研突破與經典理論之間的聯系。但楊雙并不一味地鼓勵本科生將來從事科研，他認為“科研的經歷是必要的”，但“科研不是每個人的唯一出路”。他鼓勵本科生參加“大創”，引導學生善于思考、勇于創新，啟發他們在科研道路上勇敢地邁出第一步。

而對于研究生的培養，楊雙認為這與做科研一樣，都是一個循序漸進的過程，要耐得住“生根發芽”的積累過程，才能最終等到“開花結果”的收獲時刻。因此，對學生要堅持“傳道、授業、解惑”的精神，保證每周至少一次的面對面指導，關注每一位學生在科研與心理雙方面的成長，在課題研究上既給予建議，又留有充足的思考與創新空間。針對學生的不同特點，他會采取不同的引導方式。例如，對剛進組的學生，他更多地給予鼓勵和科研上的幫助，以樹立科研信心為主，不會為他們設定硬性的階段性科研指標；而對高年級研究生，他又會寄予更多期盼，對學生的科研進度會有督促和要求。

相較于國外導師的“放養政策”，楊雙認為國內科研環境下的導師對于學生更負責，這種幫帶制度在很大程度上給予了學生觸手可及的便利，而他也樂意盡心盡責地輔導學生的科研和生活。

楊雙鼓勵學生們爭取更高的個人發展，為他們前往國內外高水平學校交流、深造提供平臺與機會。截至目前，楊雙指導研究生共10余人，多人入選或獲得張江樹優博培育計劃、研究生國家獎學金、上海市優秀畢業生等榮譽獎勵，其中，不少同學前往海內外名校交流學習。

從學生到導師，楊雙用自己的腳步丈量科研世界，踐行自己心中導師應當具備的關愛與品格，將對科研的熱情言傳身教地傳承給學生。