中国工业报 毛志亮
钙钛矿光伏技术作为新能源领域的新兴力量，正吸引着全球科研人员的目光。王在伟在该领域深耕多年，专注于最前沿的钙钛矿材料及其在多结光伏器件中的应用研究，曾突破钙钛矿三结光伏的世界纪录，实现了效率和稳定性的长足进步。
如今，他是中国科学院深圳先进技术研究院研究员，博导，入选2023年国家基金委优秀青年科学基金项目（海外），在深圳先进院继续为钙钛矿基多结光伏领域的发展贡献力量，希望通过十年的努力，致力于推动相关核心材料和技术的突破性进步与产业化应用。
青年逐梦，从萌芽到独辟蹊径
在本科期间，王在伟便萌生出从事太阳能电池尤其是新型太阳能电池研究的想法。当时，钙钛矿电池(PSCs)是一种新兴的光伏技术，由于具有光电转化效率高、可溶液加工、易于大面积制备等突出优势受到了广泛的关注。
钙钛矿由一名俄罗斯科学家于1839年发现，而钙钛矿材料在太阳能电池领域则始于2009年，此后，全球科学家不断提升钙钛矿电池的光电转换效率。
在中国科学院青岛能源所攻读硕士期间，王在伟得到崔光磊和逄淑平两位老师在钙钛矿太阳能电池领域的指导，主要取得了两方面成果：一是意外发现甲氨处理钙钛矿可使其形成可逆液态，进而利用这一现象制备均匀钙钛矿膜，相关成果发表于Angew.Chem.Int.Ed,J.Am.Chem.Soc.等期刊；二是在添加剂研究方面，首次提出通过添加剂促进甲脒铅碘钙钛矿黑相形成的方法，此策略后续被广泛应用于该研究领域，相关成果发表于Chem.Mater.期刊。
随后，王在伟前往瑞士洛桑理工学院AndersHagfeldt和MichaelGrätzel教授课题组攻读博士学位，二人是染料敏化及钙钛矿太阳能电池领域的领军人物。出于对科研创新的追求，王在伟未选择多数人从事的有机无机杂化钙钛矿研究方向，而是敏锐地判断全无机（即材料组成为无机元素）钙钛矿可能具有更好的光热稳定性，尤其在叠层（一种特殊的光伏电池结构）电池应用方面具有潜力。虽然当时全无机叠层钙钛矿电池研究面临诸多困难，但王在伟依然坚定地选择了这一方向。
“我骨子里希望去做一些不一样的东西，不希望去做大家都能做而又‘多我一个不多、少我一个不少’的领域。”王在伟回忆。
2021年，王在伟选择前往多伦多大学修博士后，合作导师为EdwardSargent院士。为了将全无机钙钛矿应用于多结光伏器件中，他们经过无数次的失败和尝试，最终找到了提升钙钛矿三结光伏效率和稳定性的关键方法，成功将全无机钙钛矿应用于三结光伏器件中，使钙钛矿基三结光伏效率从20%提升至24%，工作稳定性从原来不足1小时大幅提高到420小时，实现了钙钛矿基三结光伏首个报道的认证效率（23.3%）。这一成果成为当时全无机钙钛矿在多结光伏应用中的重要里程碑。
2024年3月，博士后出站后，王在伟毅然选择回到国内，加入中国科学院深圳先进技术研究院碳中和研究所，主要从事钙钛矿基多结光伏的应用研究。
突破瓶颈，引领前沿
目前，王在伟主要从事新型半导体光电材料的设计与制备，及其在单结及多结光伏等方面的应用研究。迄今他已发表论文50余篇，其中以第一/通讯作者的身份在Nature,NatureEnergy,Joule等发表文章20余篇，论文被引用6600余次，H因子为36，取得了出色的科研成绩。
在钙钛矿材料及光伏器件的研究中，王在伟及其团队取得了一系列重要成果。比如早期的甲氨气体修复技术相关研究成果显著，在产业化应用中展现出特有优势。
在添加剂研究方面，团队不断深入，不仅成功将其应用于甲脒铅碘钙钛矿体系，还拓展至全无机钙钛矿体系，如添加剂促进CsPbI₃钙钛矿的相转变等工作正在深入研究中。
在钙钛矿多结光伏研究领域，王在伟团队提出了增大晶格扭曲抑制光致相分离的新机制，并基于此开发出高铷含量的铷铯混合体系无机钙钛矿，成功实现了全钙钛矿三结光伏效率和稳定性的大幅突破，率先实现了钙钛矿三结光伏的认证，相关成果发表于Nature上，为多结光伏领域的发展提供了重要的理论与实践支持，有力推动了该领域的发展，使其成为当前研究的热点方向之一。
一路走来，十多年的科研时光，王在伟也面临过诸多挑战。在他看来，作为一名科研工作者，遇到挑战是常态，坚守初心方能一往无前。“在探索全无机钙钛矿方向，我们曾面临着工艺稳定性问题，如全无机钙钛矿在制备过程中容易发生相转变，膜层易损坏等；开展多结光伏研究时，面临材料选择与结构设计的挑战，但我们最终成功攻克了难题，取得了效率和稳定性的显著提升。”
目前，王在伟正带领十余人的研究团队，聚焦钙钛矿基多结光伏研究。钙钛矿基多结光伏旨在通过结构改进提升效率和稳定性，特别是柔性多结光伏则凭借其广阔的应用前景，有望在空间等高端领域率先应用，逐步推动成本降低，实现与传统光伏技术的竞争。
热忱为伴，探索多结光伏的破局之路
王在伟介绍，回国选择深圳，一方面是因为这座城市充满经济活力，深圳新能源产业发展态势良好。
另一方面，王在伟则看中了深圳先进院在科研与应用方面的卓越表现，尤其是碳中和所提供的良好科研环境、充足的经费支持以及广阔的发展空间，让他坚信能够在此安心开展科研工作，实现自己在钙钛矿基多结光伏领域的科研抱负。
王在伟看来，目前钙钛矿基多结光伏技术距离落地应用仍有一定距离，需要长期投入与积累，预计未来还需要十年左右的时间，才能实现成熟的产业化应用。
王在伟认为，当前钙钛矿光伏发展前景广阔。尽管单结钙钛矿光伏面临稳定性和成本挑战，且在与成熟硅技术竞争中存在不确定性，但钙钛矿基多结光伏技术具有更为广阔的发展前景。
“钙钛矿基多结光伏技术效率优势显著，且与其他光伏技术兼容性良好。长远来看，随着能源结构转型，光伏需求将大幅提升，技术进步与成本降低仍是发展关键，钙钛矿基多结光伏在其中具有巨大发展潜力。而我们要做的，就是探索多结光伏的破局之路，解决当前钙钛矿基多结光伏技术所面临的技术挑战，重塑能源格局，”王在伟表示。
对于团队发展，王在伟有着明确规划，希望在未来三年，使多结光伏效率超越现有单结和两结光伏，显示出其巨大的应用前景；五年内结合应用场景，开发出系列钙钛矿基多结光伏器件结构，探索其在不同应用领域的应用潜力；十年内实现钙钛矿基多结光伏技术在诸多应用场景中展现出突出优势。这一过程需要与科研界和产业界一起共同推动钙钛矿基多结光伏技术的发展与应用。
在人才培养方面，深圳先进院平台具有高度自由和灵活的政策，为王在伟的团队提供了有力支持。王在伟团队秉持“以人为本，合作共赢，做高影响力的工作”的文化理念，注重培养学生的自主性和自驱力，为学生提供发展方向与支持条件，鼓励他们在科研道路上自主探索与成长，培养具有广阔格局、能够对科研应用产生重大影响的科研人才，为钙钛矿多结光伏领域的持续发展注入源源不断的动力。（通讯员/刁雯蕙 深圳先进院/图）
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