摘得“工程界诺奖”！这对科研伉俪，靠二手设备刷新世界纪录 ...

子非魚_

文 ｜ 《中国科学报》 见习记者 孟凌霄
$ |. Q; |4 u! O* X) z, K+ N
3 l9 ~& m% u' z6 S1 f
“从来没想过，搞工程的还能获得这样一份大奖。”
/ r. x+ O" m9 i# U

, P6 W8 K% Z" Q% O近日，年近七十的华人光伏科学家赵建华、王艾华夫妇，荣获被誉为“工程界诺贝尔奖”的伊丽莎白女王工程奖。这是该奖项设立10年来，华人科学家首度获此殊荣。

0 e" U1 I! \5 w) [" |
( J/ E: s8 }  P这对科研伉俪因共同发明PERC（钝化发射极和背面点接触）太阳能电池技术，与澳大利亚新南威尔士大学教授Martin Green、澳大利亚国立大学荣誉教授Andrew Blakers共同获得该奖项，分享50万英镑奖金（415万元人民币）。
- M% c) A' C  x, J( P9 Q7 o

刚得知获奖消息时，赵建华有点不敢相信：“国际上所有的知名奖项，几乎都奖励给理论上有建树的科学家，奖励给工程人员的还真是独一份！”
* ~* a) Q* D$ r/ [

( Q5 R! k3 h4 A5 Y40多年前，这对夫妇“偶然”步入光伏工程领域，便一次又一次打破晶体硅太阳能电池转换效率的世界纪录。但在获得新南威尔士大学的稳定教职后，他们却辞职回国创业。这一路走来，他们见证了保持近30年的太阳能电池效率世界纪录的诞生、美国纳斯达克敲钟上市的高光时刻，也经历过至暗低谷……成败得失，难于一言以蔽之。
1 V" U+ Z7 ~6 y6 S. m
  O, o4 G" h  D  `$ H8 ?5 p
赵建华、王艾华夫妇在接受《中国科学报》采访时，如此总结40余年的光伏之路：“都是偶然凑到一起。不过，人生机遇多是一步一步走出来的。”

, @# m' _! x1 F$ ^
  B5 h% m4 O8 m9 p2 S( g上世纪90年代，赵建华与王艾华在澳大利亚新南威尔士大学光伏实验室。
) ]2 _" {8 V. M3 P2 d2 P) a5 C

8 K: d  }2 \' A: {& l6 M7 P
花一个月工资，买一台打字机
( T# l3 n6 K+ C. i! e

8 E( f- Y2 |, }; L3 e
1 ^7 E! g; y4 k# ^: d! C* g

故事要从一台“蛮贵的”打字机说起。
# Y1 B& r+ m; `) y% m( _5 K
, i, o# v7 Y: w
1984年，29岁的赵建华在山东工业大学（后并入山东大学）当讲师，凭借“费劲”的英语水平，“偶然”考中了山东省公费出国留学名额——不限国家、不限方向，“自己联系，爱上哪儿就上哪儿去”。

+ j. A5 R. v& a
于是，赵建华花了几十块钱，也是整整一个月的工资购买了一台机械打字机，打出一封申请信并复印20份，再填写上实验室、导师的名字，最后用英文花体签上姓名，寄给世界各地的实验室。
) u) N# h3 y! _. J

' x2 I; b9 j+ t, h% N其中，10封申请信寄给了微电子方向的实验室，这是赵建华在南京工学院（后改名为东南大学）的学士专业领域；另外10封寄给了新兴的太阳能电池方向的实验室，这是赵建华在南京工学院攻读硕士时的研究方向。
; h: i, d& J1 Z! U; ]- ~

出乎意料的是，最早向他抛来橄榄枝的，不是“讲究快节奏”的美国人，而是他在读硕士时期追寻的著名的澳大利亚新南威尔士大学教授Martin Green。
7 q- @# h  y7 i& P  b
7 [/ {  I, {% f( Y) q9 _
$ W1 p/ V) W2 \. X很快，在大洋彼岸的澳洲，Martin Green迎来了第一位来自中国的博士生。仅用3个月，这个小伙子就刷新了太阳能电池效率世界纪录。Martin Green向《中国科学报》形容，赵建华“几乎立即就成为了实验室的宝贵成员”。


1985年底，赵建华向Martin Green力荐妻子、南京工学院的同班同学王艾华。Martin Green回忆，当时赵建华向他保证，王艾华在微电子研究方面比自己更出色。Martin“赌了一把”，也“赌对了”。由此，王艾华成为Martin Green实验室第二位中国博士生。
: p& X& q$ \/ s. c7 u0 x( w

# i& i' y; J4 S1 e$ u放眼当时的澳洲，只有约110位中国留学生，在悉尼有70位，其中30多位在新南威尔士大学。继赵建华和王艾华之后，Martin Green出于对中国科学家的好印象，陆续接收了施正荣、戴熙明等中国学生和同事。这些“门徒”日后将以“新南威尔士大学帮”的集体形象，撑起中国光伏产业的半壁江山。
& e0 k% g9 r5 ?, v

; G/ I1 s  I- c多年后，业内流传着对Martin Green青睐中国“门徒”的猜测：会拿筷子的中国人，想必手巧、细致。


3 ?6 F; a8 r) s8 X0 J用二手旧设备刷新世界纪录
* I& @. l# @; {, J: w

% W2 d( p" L1 \; N- N
  @0 u# K# [# c
9 C" l3 o; D9 V. Y( F1 m
7 y; Z7 n+ g  [% M- z时间倒退30年，当时做太阳能电池的圈子太小了。
* C: i& `  H8 t; K) A

“那时候，我到哪儿去开会，碰到的都是同一帮人。工业界就那么几家小公司，也生产不了几个电池。”赵建华回忆说。
1 W; n6 l- |5 W/ c) `

在当时的小圈子里，德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所、美国斯坦福大学微电子实验室都以“财大气粗”、设备高精尖著称。美国佐治亚理工学院、比利时微电子研究中心、德国康斯坦茨大学光伏实验室等都有具有集成电路水平的实验设备。


7 L# L* M2 _9 r8 \) K然而，一次又一次打破晶体硅太阳能电池效率世界纪录，并将这一纪录保持了近30年的实验室，却是“条件相当差”的新南威尔士大学高级硅光伏和光子学研究中心。

) ]; B& \4 x+ I6 m% a6 e5 f
1 ]+ A' M/ l3 e4 R当欧美同行上门拜访时，总诧异于在这里的所“闻”所见：赵建华和王艾华的实验室外，是学生露天聚餐的好去处，“外面烧烤什么味儿，实验室里就有什么味儿”，这个实验室的空气净化系统“不太净化”。实验室内多是二手、三手设备，其中不乏美国人20世纪50年代淘汰的老旧设备。


- }+ H1 n# v( R1 P5 m; Y太阳能电池使用与微电子技术类似的技术，所需的设备造价高昂、更新换代快，当时新南威尔士大学光伏实验室的经费微薄，无法负担。因此，当高精尖半导体企业设备升级、老旧设备需要处理时，新南威尔士大学光伏实验室才开始“进货”——以5%、10%的价格买下这些被淘汰的设备。

2 [# K5 }7 B3 J2 ^5 f2 l
二手设备买回去，还得自己改造控制电路、组装炉管，重新调试测试指标，才能制造电池。
! Z+ l$ N: o7 |8 ?/ F3 a

有一次，实验室的光刻机坏了，技术人员找到原厂维修。原厂负责外联工作的人问清光刻机的型号后惊呼：“我在公司工作了35年，从没听说过这个型号！你们怎么还有这个型号的机器？”
1 S' \  `1 n: I' y; J: {( v! \

凭借这些设备，赵建华在1988年制造了第一个高效PERC电池，实现了创纪录的21.8%的电池效率。上世纪90年代，赵建华和王艾华将这一数值逐步提升到25%。
7 Z( y) n, ^# p1 C! v
0 v+ a3 x1 {2 J$ N
如今，PERC技术是太阳能电池板最具商业可行性的硅太阳能电池技术，已使太阳能的发电成本在过去10年下降了80%以上，在全球太阳能电池市场中占比超过90%。

$ z* N  D4 s! m1 f( o
: Q, X2 ?/ ?) K/ e) [5 I这项技术一旦成为专利，Martin Green团队也许再也不用为科研经费发愁。不过，实验室从一开始就没打算为PERC技术申请专利。


1 e9 H: u9 ]" p; e对此，Martin Green告诉《中国科学报》，在PERC首个成果发表前，团队本有机会在1983年到1988年间申请专利，但他们正确预见了PERC的未来——这项技术需要很多年才能商业化，而在那之前，任何专利都会过期。


赵建华和王艾华在中电光伏公司。
" u4 [# t# n% T; M6 u" ?, J
0 \" p; ~, ?9 K! _. Z+ V

5 r( B8 y4 e; y, H9 a

1 y0 E! J* q6 Q2 A唯一的窍门：照着极限，优化全部

) Y/ L5 ]/ K- l% ?



& a/ r. d6 v% b6 B3 W0 _“你们是怎么做到的？”

0 `$ i- T1 S5 V2 y% `( l
在不断打破世界纪录的那些年，几乎所有同行都问过这个问题；在新南威尔士大学成为光伏从业者的“朝圣地”后，几乎所有实验室来访者都问过这个问题；获得伊丽莎白女王工程奖时，几乎所有记者也问过这个问题。

6 `; A; X0 k4 Z
半官方的回答是，1983年，Martin Green提出了能将电池效率提高到25%以上的PERC技术。该技术在电池背面制造电介质钝化层，使得光电转换效率得以提高。
$ ^# i% y. s; [: \
% ?# V2 d2 V" p+ o6 d2 v
更为外人接受的答案，是“自由的氛围”。在赵建华、王艾华读博阶段，导师Martin Green只给出一个课题，剩下的设计实验、安排工作到实现目标，全都“自己自由发挥”。Martin Green从不介意赵建华与王艾华“夫妻档”工作，也不介意他们在实验室用中文交流。

. z/ c" M3 [# p: J9 k' v' _+ u) r; J, p2 e
( H5 K- y# V  ^) ?; ^5 Q+ \在记者不断追问下，赵建华和王艾华又给出一个“略微详细一点的结论”——“照着极限，优化全部”，即不断改善实验室环境与设备，工艺操作精益求精，优化每一个可能的角落，仔细测量分析电池结果，并在理论支持下不断改进电池的设计，从而不断打破以前的效率纪录。


1999年，太阳能电池效率已逼近25%，接近Martin Green预测的实践极限。没有人知道下一步实验该怎么设计、怎么能让结果比上一次更好一点，唯一能做的就是不断尝试0.1%的突破。
* Y( s0 E  V: ~6 w  X6 K# l. R; f

; [7 k$ b! w( v) b1 Y在近30年间，除了1988年，斯坦福大学以0.1%的优势暂时领先6个星期外，新南威尔士大学光伏实验室所打破的世界纪录几乎都是自己创下的。
3 n" J6 E' K3 y9 V- t
6 m4 _5 R* i, P6 k( f
一个时代结束，一个时代开始





千禧年后，赵建华和王艾华萌生了回国创业的念头。
/ S: C4 e( U+ w0 |0 a
: I8 Z) o( }4 Y
8 C6 i  M0 N! \: d% b% T彼时，赵建华已经是新南威尔士大学高级硅光伏和光子学研究中心副主任、副教授，王艾华则在该中心担任研究员。
. \; B2 }5 I4 F. J+ F
1 V; V! ?6 G! H6 l9 m7 N' U
9 ]# u: J' h; p2004年赵建华夫妇决定回国，与杨怀进等人共同创办中电电气（南京）光伏有限公司（以下简称中电光伏）。2006年，中电光伏逐渐步入正轨，赵建华和王艾华向Martin Green提出离职，全职回国创业，在中电光伏担任首席技术官和副总裁。
5 D9 d/ ]9 J- E2 @/ q4 U

8 ?7 E, Y5 a5 G' x- q9 t, q2 {“一个时代结束了！（End of an era）”这是赵建华、王艾华的告别宴上，实验室的一位澳洲同事发出的感叹。此言不虚，此后，新南威尔士大学的高效太阳能电池项目基本停滞。以当时有限的实验设备，很难再突破太阳能电池25%的效率极限。
) P7 h' d  }5 m
4 O% L. v8 z% {
另一个时代的大幕正在中国缓缓开启。
, P* u8 b# [  m# F  K* O
4 P/ t) y8 F% }" d0 O
1999年，杨怀进归国创业。2001年，赵建华的师弟施正荣回国，与杨怀进等人共同创立了无锡尚德公司。2004年，赵建华夫妇回国，与杨怀进等一起创立了中电光伏公司。

5 C3 u  Y5 l# D3 V
6 _6 N, k- I. s( N( c0 o9 r! b1 t仅仅3年时间，中电光伏就成功在美国纳斯达克上市。也是在这一年，中国光伏电池产量首次超过德国和日本，位居世界第一。
2 h0 u+ l/ Y' O# r
) h& s7 g4 A/ Y; s( u0 b
最早在美国上市的10家中国光伏公司中，有8家公司的技术带头人是Martin Green 的学生。光伏圈子中的“扬中三杰”——赵建华、施正荣、杨怀进，前两位均是Martin Green的“门徒”。至此，“新南威尔士帮”可以说撑起了中国光伏业的半壁江山。


& x5 d( p- \* r5 D赵建华（右二）与Martin Green实验室成员合影。受访者供图
8 ^2 a( a& Y0 W* D$ k

9 T: w8 r' d4 X/ Y

* l5 y4 D/ C9 J/ P% u
$ Q" o8 N& {  j1 r+ K
; a8 L8 L1 j0 U& C十年一觉光伏梦

7 L0 z" C$ u: D8 r  R5 z
+ I$ D' U1 n2 Z2 o) U
, y! y% }0 F; X0 S5 O- x

1 p7 p0 y0 T/ c) r5 n时隔多年，你很难从赵建华和王艾华夫妇的生活中，窥见昔日的影子。
. H3 l% o  V: z, o* ?
! l! A' a0 b. ~) l  [( W: b! ^
随着2008年经济危机、2011年美国对中国出口的光伏产品实行“双反”等，光伏企业遭到不同程度的打击。
9 j* q# v( ?  [# G
; k! q% w+ r6 F4 J( k
4 x/ R; V: y4 ]  [4 q' w十年一觉光伏梦，“扬中三杰”今何在？

2 Z2 f) h- T- [+ h' ~# x9 q
公开资料显示，曾经的尚德电力公司，巅峰时刻使施正荣身家高达186亿元，成为中国大陆首富，已于2013年破产重整。海润光伏原董事长、澳大利亚籍华人杨怀进，因犯内幕交易罪，被南京中院一审判处有期徒刑2年10个月，并处罚金100万元人民币。杨怀进没有上诉。
0 r# ]. ]  F9 R; ?4 ]) V9 A! A  E
! s2 l2 _1 Q# o- J3 [" f
7 E7 O5 t& g$ H; J$ v1 @+ {赵建华、王艾华夫妇说，他们已经退休了。
" T, j! U5 N( @3 Y2 g& @9 V

国内一些企业想找他们做顾问。王艾华说：“想想人家都是新技术了，我们也没什么可贡献的，就不去掺和了。”赵建华说：“我们有那么多学生，都做得挺好，让他们去做吧。”
# K1 G" o  Q: C3 K3 h4 ?
2 ?( e8 o- a7 y" ]) T2 {
0 I! H4 B+ `$ U) Q: Z! W他们很少旅游，只有在今年2月初收到获得伊丽莎白女王工程奖的消息时，坐了22个小时飞机，从悉尼前往伦敦。


7 p! j5 i( J! _今年5月或6月，赵建华、王艾华夫妇还会再次前往伦敦，英国国王查尔斯三世将为他们颁发伊丽莎白女王工程奖。10月，是伊丽莎白女王工程奖建立的10周年庆典，所有获奖人将齐聚伦敦参加庆祝大会。

. j! U) k) c( _. C6 q$ s. ~
8 l/ S7 ^4 E* ]* d& Y* l" J0 W1 j在2月伊丽莎白女王工程奖发布会前，他们按照颁奖方的要求，对获奖的消息严格保密。他们如普通游客一般，在白金汉宫、大英博物馆、大本钟等地驻足。
8 @. I3 c2 d/ ?
. X* S: q4 S) j+ Z- G! h
$ q' k3 j! i5 B% ^6 p9 [5 t$ o发布会后，飞回悉尼前的那个上午，赵建华和王艾华为消磨时间，再次去了获奖人发布会召开地皇家工程院拍照留念，然后去了著名的伦敦塔。这座标志性的宫殿历尽沧桑，是曾经的堡垒、军械库、国库和避难所，如今作为博物馆，展出昔日镶嵌着巨大钻石的王冠与权杖。