彈指一揮間，回國工作也已近十年。十年如一日，十年做一事，為了十年磨一劍。
2006年開始獨立科研生涯的時候，如何邁出第一步，如何踩點打井，我思索良久。我的夢想是科研成果不僅可以上書架，還能上貨架。陽光給我們以光明、溫暖和希望。與陽光同行，心中充滿愛的陽光，讓陽光造福人類，自娛自樂，又與人同樂，這就是我夢中的期待。
隨著化石燃料的枯竭，以及溫室效應和環境污染等問題的日趨嚴重，尋找清潔無污染的可再生能源是人類在21世紀面臨的首要任務。而太陽能，作為真正意義上的安全、綠色、潔凈能源，是替代化石燃料的絕佳之選。在此背景下，世界各國紛紛將充分開發利用太陽能寫入能源戰略決策，太陽能光伏發電也已經成為新興產業，而且方興未艾。自1953年第一塊單晶硅太陽能電池問世以來，商品化太陽能電池已歷經了兩代：晶硅太陽能電池和以非晶硅、銅銦鎵硒為代表的薄膜太陽能電池。盡管這些傳統的商品化太陽能電池具有較高的光電轉換效率，高成本、高毒性、來源稀缺性和工藝復雜性嚴重限制了其在可再生能源領域中的大規模應用。
塑料太陽能電池是20世紀90年代發展起來的新概念太陽能電池，它的活性層材料是有機高分子半導體，具有成本低、重量輕、超薄、柔性、可折疊等特點，非常適宜大面積制備和便攜式個性化應用，與晶體硅太陽能電池有很好的互補。在不久的將來，塑料太陽能電池可像衣服一樣穿在身上，可像手帕一樣放在口袋里，可像窗花一樣貼在窗戶上。要想實現這些夢想，塑料太陽能電池的效率和穩定性還需進一步提高。
有機高分子活性層材料對塑料太陽能電池的效率和穩定性起決定作用，是核心技術。按照材料在活性層中的作用不同，有機光伏材料可以分為電子給體和電子受體。過去的幾年里，有機光伏材料的研究主要集中在電子給體材料上，且已取得重大突破；與之形成鮮明對比的是，在電子受體材料領域，富勒烯衍生物被認為是最廣泛使用、最成功的電子受體，對于其它受體的探索則少之又少或多以失敗告終。
然而，富勒烯受體也存在一些缺點，如：在可見光區吸收弱；難以通過修飾化學結構來調控其電子能級；球形結構在共混薄膜中容易擴散聚集進而損害薄膜形貌和器件的長期穩定性；價格昂貴。因此，科研工作者試圖合成非富勒烯受體取而代之，但初期效率極低（低于百分之一），讓許多人望而卻步，沒人愿意啃這塊沒有肉的硬骨頭。
然而，我始終認為，重給體而輕受體，僅靠給體一條腿走路是走不遠的，這嚴重制約了塑料太陽能電池的發展。我堅信，發現新型受體以替代富勒烯，是塑料太陽能電池領域的關鍵科學問題和瓶頸問題，縱使再艱難，也是必須要邁過的坎，是將塑料太陽能電池搬上貨架的必經曲折。這樣的想法堅定了我打這口井的決心，說實在的，這口井下面到底有沒有水，我心里沒有底，更沒有指望在這口井里能喝到甘泉。
于是乎，我和我的同事早在2006年就開始主攻新型受體材料，當時在國內我們是第一個也是唯一的一個團隊啃這塊硬骨頭，甚至，在國際上這類團隊也寥寥無幾。山高而路險，我們在這條崎嶇的山路上艱難爬行著，沒有明艷的鮮花，更沒有迷人的景色，櫛風沐雨，常與孤獨同行，總與挫折相伴。在塑料太陽能電池領域，我們的工作是另類，我們是奇葩，不被人理解和認可。效率是太陽能電池領域的敲門磚，具有一票否決權，我們的論文常常因為效率低被雜志拒稿。審稿人給出兩個尖銳的否定意見：一是富勒烯已足夠好，無需替代。二是效率太低，沒有發展前途。
道阻且難，然而我們沒有放棄。我是貧苦農民的兒子，家境的貧寒和歷經的苦難塑造了我吃苦耐勞、腳踏實地、堅韌不屈和甘于寂寞的性格。我每天工作12小時以上，沒有周末和假期。我的學生也心甘情愿地跟我走這條風雨凄凄的山路。我們屢戰屢敗，屢敗屢戰，自娛自樂，孤芳自賞。十年來，我們一直在挑戰自我，刷新記錄，效率從不到1%到接近10%，如今已經可與富勒烯平起平坐。可喜的是，我們新受體成本相對便宜，太陽能電池器件的穩定性也優于富勒烯，而且我們也已然實現了從實驗室小尺寸器件到卷對卷加工大尺寸柔性面板的跨越。
2007年，我們在《美國化學會志》上發表了我們團隊的首篇非富勒烯太陽能電池的論文，報道了世界上第一個稠環芳酰亞胺高分子受體，如今已被引用560多次。迄今我們在非富勒烯塑料太陽能電池領域發表了40余篇高質量論文，7篇論文入選基本科學指標數據庫（ESI）熱點論文，15篇論文入選ESI高被引論文，這40余篇論文被引用3000余次，論文的數量和被引次數在非富勒烯受體領域均居世界第一。本領域世界知名科學家多次用“先驅”、“首次”、“最好”、“最高效率”、“引領”等詞匯來評價我們的工作，如：“這一先驅性工作推動了稠環芳酰亞胺高分子的發展”，“此工作代表著非富勒烯受體的新方向”。本領域許多知名課題組來信商討與我們團隊開展合作。國內外一些知名企業也開始與我們聯系，希望將我們的非富勒烯受體材料搬上貨架，推向市場，以滿足該領域的發展需求。
為了讓同行了解和接受我們的非富勒烯受體，為了鼓勵更多的同行加入非富勒烯受體的研究隊伍，為了促進本領域的發展和壯大，十年間我在國內外學術會議、大學和研究機構一共做了80多場學術報告，應邀在國際著名期刊上撰寫了6篇綜述文章，發表了5篇封面文章。功夫不負有心人，我們的真誠和堅守打動了同行，我們實實在在的進步和不斷刷新的電池效率鼓舞了同行。令人欣慰的是，最近兩年，越來越多的研究者認可了非富勒烯受體材料的重要性和發展潛力，越來越多的研究者加入了這個研究方向。從事非富勒烯受體的研究人數呈幾何級數增長，發表的論文數呈幾何級數增長，論文被引次數呈幾何級數增長。目前，國內外關于非富勒烯塑料太陽能電池的工作開展得如火如荼，“這正如地上的路，其實，地上本沒有路，走的人多了，也便成了路”。
回顧自己十年來走過的路，路途修遠，上下求索，時有艱辛，常有挫折。然而，十年質實如一日，十年沉毅做一事，換來的是自信，學術的自信，人生的自信。三年前，我加盟北大工學院，再次整裝待發，揚帆遠航。在下一個十年，我和我的團隊會打好非富勒烯受體塑料太陽能電池的攻堅戰，讓塑料太陽能電池因非富勒烯受體而邁向新紀元。
作者簡介：
占肖衛，北京大學工學院材料科學與工程系教授、副系主任、高分子化學與物理教育部重點實驗室副主任。2006年入選中科院“百人計劃”，2010年獲國家杰出青年科學基金，2013年擔任Journal of Materials Chemistry C副主編，2014年當選英國皇家化學會會士（Fellow of the Royal Society of Chemistry）。長期從事有機高分子光電功能材料和器件的研究，發表SCI論文190篇，被引用8700余次，入選愛思唯爾2014年中國高被引學者榜單。
來源：北京大學工學院重建十周年特輯《百載傳承 十年臻工》。
