——记北京大学工学院材料科学与工程系教授占肖卫

　　本刊记者  胡 敬
　　
　　
　　

　　
　　占肖卫是个不走寻常路的人。从当年的农村娃到如今的北京大学教授，他在每一个重要的岔路口都选择了那条最难走的路。而最终，成就他的也恰恰是这些选择。
　　2006年，当他回国开启独立科研工作时，他依旧选择了一条在常人看来不可思议甚至不被看好的道路。于是，10年后，当占肖卫将这条别人眼中的“死路”走通时，其意义与价值已超乎人们的想象。
　　

少有人走的路

　　占肖卫第一次改变命运的人生转折发生在少年时期。
　　1967年，占肖卫出生在安徽桐城一个贫苦农民家里，从此开始了与贫穷苦难缠斗的生活。穷人的孩子早当家，占肖卫知道，想改变这一切唯有靠读书。于是，自认为天资并不聪颖的他，永远是最勤奋的那一个，从小学到中学，他的学习成绩一直名列前茅。
　　中考过后，占肖卫走到人生第一个重要的十字路口。当时成绩出众的他有两个选择：读师范或读高中。读师范在当时是相对“实惠”的选择：免学费、有补助，而且毕业后包分配，可以迅速挣钱养家。如果读高中，他可以上当时安徽省最好的重点高中之一——桐城中学，这就意味着他有可能考上大学。
　　那个年代，考大学如同千军万马过独木桥，成者寡，败者众。由于家庭贫困，家人自然更希望占肖卫能够读师范，尽早补贴家用。就在那时，占肖卫的班主任对他说了一句扭转乾坤的话：“我觉得你有潜力考上大学，以前我有个学生甚至考上了北大。”于是，占肖卫坚定地踏上了这条难走的道路。
　　高一那年，占肖卫家逢巨变——父亲突发疾病去世。家里只能靠母亲种几亩地来养活他和弟弟，同时照料眼睛失明的外婆。在这样的情况下，占肖卫咬着牙坚持下来，终于盼来了那纸既薄又沉甸甸的“浙江大学录取通知书”。
　　1990年从浙江大学化学系本科毕业后，占肖卫获得保研资格，本可以继续深造；但他考虑到家庭的经济压力，就回到老家的安庆石油化工总厂上班。这份工作不算忙，收入也还不错，被很多亲戚朋友和同学们羡慕，认为他这个农村娃从此端上了“金饭碗”。但占肖卫清楚地知道，这不是自己想要的生活状态。“按点上下班，没什么可操心的事。日子虽然舒服，但我还是想做学问。”
　　于是，在其他同事晚上搓麻将的时候，占肖卫就待在宿舍看英语和专业书，生怕自己学业荒废。3年后，家境终于有所好转，他随即回到浙江大学深造。此后，占肖卫一步步走上了科研的道路：1998年，占肖卫获得了浙江大学高分子系的博士学位；2000年在中国科学院化学研究所完成了博士后研究；2002年至2006年，先后在美国亚利桑那大学和佐治亚理工大学留学；2006年6月，回国成为中国科学院化学研究所“百人计划”研究员。
　　而这一切，都源自当年他放弃了令人羡慕的师范学校，选择走上那千军万马竞相争过的独木桥。
　　

荒地“打井”

　　2006年回国后，占肖卫开启了独立科研生涯。可是要研究些什么，如何才能迈出第一步？占肖卫心中充满了迷茫。经过深思熟虑，占肖卫最终将目光锁定在太阳能电池材料上。
　　随着化石燃料的枯竭，温室效应和环境污染等问题日趋严重，寻找清洁无污染的可再生能源成为人类面临的重要任务。太阳能，作为真正意义上的安全、绿色、洁净能源，是替代化石燃料的绝佳之选。
　　“阳光给我们以光明、温暖和希望。与阳光同行，心中充满爱的阳光，让阳光造福人类，这就是我梦中的期待。”占肖卫的期待与时代大势，与国家的需要不谋而合。
　　自20世纪50年代第一块单晶硅太阳能电池问世以来，商品化太阳能电池已历经了两代：晶硅太阳能电池和以非晶硅、铜铟镓硒为代表的薄膜太阳能电池。这些传统的商品化太阳能电池具有较高的光电转换效率，然而，高成本、来源稀缺性和工艺复杂性严重限制了其在可再生能源领域中的大规模应用。
　　“我的梦想是科研成果不仅可以上书架，还能上货架。”占肖卫说，传统的商品化太阳能电池有诸多限制，与他的理想尚有差距。要实现自己的理想，占肖卫认准了新型塑料太阳能电池。
　　20世纪70年代，科学家们发明了导电聚合物。普通高分子材料，如塑料、橡胶和纤维等本来是绝缘体。这样的发现颠覆了人们的传统认知，促进了高分子科学、材料科学、信息科学、能源科学等学科领域的交叉和融合，由此诞生了新兴交叉学科——塑料光电子学。
　　“有机高分子光电功能材料既可以导电和发电，还可以发光，用于制备太阳能电池、显示和照明器件、晶体管、存储器、传感器等新一代光电集成器件。”占肖卫表示，塑料太阳能电池是20世纪80年代发展起来的新概念太阳能电池，以有机高分子半导体作为其活性层材料，具有成本低、重量轻、透明、柔性、可折叠等特点，非常适宜大面积制备和便携式个性化应用，与晶硅等传统太阳能电池有很好的互补。占肖卫甚至大胆预测，在不久的将来，塑料太阳能电池可以像衣服一样穿在身上，像手帕一样放在口袋里，像窗花一样贴在窗户上。但是要想实现这些梦想，塑料太阳能电池的效率和稳定性还需进一步提高。
　　“有机高分子活性层材料对塑料太阳能电池的效率和稳定性起决定作用，是核心技术。”占肖卫介绍，按照材料在活性层中的作用，有机光伏材料可以分为电子给体和电子受体。过去的20年里，有机光伏材料的研究主要集中在电子给体材料上，且已取得重大突破。与之形成鲜明对比的是，电子受体材料领域局限于富勒烯衍生物，对于其他受体的探索极少，且常以失败告终。
　　“然而，我始终认为，重给体而轻受体，仅靠给体一条腿走路是走不远的，这严重制约了塑料太阳能电池的发展。”占肖卫坚信，开发新型受体以替代富勒烯，是塑料太阳能电池领域的关键科学问题和瓶颈问题。于是，占肖卫团队开始主攻新型受体材料。
　　“说实在的，这口井下面到底有没有水，我心里没有底，更没有指望在这口井里能喝到甘泉。”占肖卫将他的研究比作打井，最终到底能不能出成果，起初他心里也没底。但是纵使再艰难，也要迈过这道坎，这是塑料太阳能电池走上货架的必经之路。正是这样的想法坚定了他的决心。
　　

十年拓荒

　　开辟非富勒烯受体材料的研究领域犹如拓荒，眼前莽莽苍苍，脚下荆棘丛生。
　　2006年之前，受体材料的研究主要集中在富勒烯，但这种受体材料存在许多弊端。“富勒烯受体存在难以克服的缺点，如在可见光区吸收弱，难以通过化学结构修饰来调控其电子能级，球形分子在共混薄膜中容易扩散聚集进而损害薄膜形貌和器件的长期稳定性，价格昂贵等。”占肖卫说，因此，科研工作者试图采用非富勒烯受体取而代之，但初期极低的效率（小于1%）让许多人望而却步，鲜少有人愿意啃这块没有肉的硬骨头。
　　2006年占肖卫团队率先在国内开展了非富勒烯受体的研究。当时他们是国内唯一一个进行这项研究的团队，即便在国际上这样的团队也寥寥无几，而在当时，他们在同行中被视为另类。“效率是太阳能电池领域的敲门砖，具有一票否决权，我们的论文常常因为效率低而被杂志拒稿。”占肖卫说，“审稿人总会给出两个尖锐的否定意见：一是富勒烯已足够好，无需替代。二是非富勒烯效率太低，没有发展前途。”
　　“没有发展前途”，这句话犹如一座高山，刺眼地横亘在占肖卫团队面前。然而，占肖卫相信，翻过这座山，就会有拨云见日那一天。从贫苦农家走出来的占肖卫，最不怕的就是坚持与吃苦。那些曾经让其他科学家放弃坚持的难题同样折磨着他和团队，只是不同的是，一次次失败后，他们又一次次地重新开始。
　　拨云见日的那一天来得并不算太晚：2007年，占肖卫与合作者在《美国化学会志》上发表了中国第一篇非富勒烯受体太阳能电池的工作，拉开了中国科学家进军非富勒烯受体这一挑战性领域的序幕。这之后，国内开始有一些研究小组陆续加入到非富勒烯受体的研究队伍中。
　　2015年，占肖卫团队提出了“稠环电子受体”新概念，创造了氰基茚酮类芳杂稠环电子受体新体系，发明了明星分子ITIC。他们的原创性工作引起了国内外同行的广泛关注和跟进，国内外近百个研究组使用他们的ITIC类稠环电子受体。中国科学院化学研究所李永舫院士，有机太阳能电池领域代表性科学家，在《中国科学：化学》上以“高性能有机稠环电子受体光伏材料”为题，对占肖卫团队的工作作了亮点介绍，高度评价稠环电子受体是“具有重要国际影响力的明星受体材料”。
　　“与富勒烯受体相比，稠环电子受体呈现诸多优势：高迁移率；宽而强的吸收，特别是在近红外区有极强吸收；高效率；光、热、形貌稳定性好；通过稠环骨架工程、端基工程和侧链工程等可实现分子构型、结晶性、能级、吸收、迁移率和形貌的有效调控；普适性好，与大多数高性能给体材料匹配；易规模化制备。”他介绍道，近3年来，因稠环电子受体的诞生，非富勒烯有机太阳能电池的效率由小于7%迅速攀升到接近15%，远胜于富勒烯。从此，有机太阳能电池进入非富勒烯时代，迈向新纪元。
　　“国内外数家公司已在商业销售我们的稠环电子受体。”10多年过去，占肖卫当年的梦想也正在逐步变为现实，他满怀期望地说，“在下一个10年，我们会打好非富勒烯受体有机太阳能电池的攻坚战，实现18%以上的效率，让有机太阳能电池最终走向产业化，走进百姓家。”
　　近3年来，越来越多的研究者认可了非富勒烯受体材料的重要性和发展潜力，加入了这个研究方向。目前，国内外关于非富勒烯有机太阳能电池的研究开展得如火如荼。可喜的是，在2016年和2017年“基于非富勒烯受体的聚合物太阳能电池”连续入选化学与材料科学领域10个热点前沿。中国领跑热点前沿，而占肖卫团队正是这一前沿的拓荒者和领跑者。占肖卫说，这份成功没什么捷径，也没什么诀窍，唯有一句话：“甘于坐冷板凳需要勇气，把冷板凳坐热需要执着。”
　　

记者手记：

　　采访占肖卫是件不太容易的事，由于他工作繁忙，采访约了几次才得以成行。采访约在上午8点，占肖卫提前半小时就到了办公室。采访时间不长，那些对学科领域具有重要影响的学术成果，总是被他平淡地一带而过——他已经习惯了做一个优秀的人。面对科研，他如赤子一般单纯而朴实。
　　采访之前，虽知道占肖卫工作繁忙，却没想到，一年365天，他只休息几天。每天早上7点半到晚上10点半，都是他雷打不动的工作时间。即便是出差回来，他也总是先到实验室再回家。在常人看来，他的生活单调乏味到只有工作，但他却乐在其中。每当被问到这样的工作强度是否会让他感到疲惫时，他总是笑着说：“对于我来说，工作是一种享受，而不是负担。”
　　占肖卫没有任何其他爱好，他说他唯一的爱好就是坐在实验室里“琢磨实验或者给学生改论文”。如今，他还在用着10年前的诺基亚手机，除了打电话和发短信，没有任何智能功能。他没有微信，除了手机功能不支持外，更是因为他怕浪费时间。远离喧嚣，甚至有些脱离时代，实验室就是他的“桃花源”，而就在这片桃花源里，他与学科前沿走得越来越近。
　　
　　
　　
专家简介：

　　
　　占肖卫，北京大学工学院材料科学与工程系副主任、教授、博士生导师，高分子化学与物理教育部重点实验室副主任。浙江大学化学系学士，浙江大学高分子系博士。曾任中国科学院化学研究所研究员、美国亚利桑那大学化学系Research Associate、美国佐治亚理工大学化学系Research Scientist。
　　长期从事有机高分子光电功能材料的设计合成、光电性能表征和器件研究。在Nature Reviews Materials, Nature Photonics, Chemical Reviews, Chemical Society Reviews, Accounts of Chemical Research, Journal of the American Chemical Society, Advanced Materials, Energy & Environmental Science等国际期刊上发表SCI论文258篇，其中影响因子10以上的57篇。所发表论文被引用18000余次。单篇引用超过700次的论文5篇，47篇论文入选ESI高被引论文，22篇论文入选ESI热点论文，4篇论文入选中国百篇最具影响国际学术论文。在Nature Reviews Materials, Nature Photonics, Chemical Reviews, Chemical Society Reviews, Accounts of Chemical Research, Advanced Materials等著名期刊发表邀请综述。应邀为RSC，Wiley和科学出版社撰写专著9章。研究成果被Chemical & Engineering News, MRS Bulletin, ACS Noteworthy Chemistry, Materials Views，Materials Views China等评述。论文被Accounts of Chemical Research, Chemical Society Reviews, Advanced Materials等著名期刊选为封面。申请国际发明专利9项和中国发明专利27项。在国际国内重要学术会议做大会报告、主题报告、邀请报告70余次，担任组委会成员20余次。
　　2006年入选中国科学院“百人计划”（终期评估获得优秀），2010年获国家杰出青年科学基金。获中国化学会青年化学奖（2002年）、中国科学院优秀导师奖（2014年）、中国科学院优秀研究生指导教师奖（2015年）。担任Journal of Materials Chemistry C的Associate Editor（2013年起）、Solar RRL的Editorial Advisory Board（2016年起）、物理化学学报编委（2018年起），2014年当选英国皇家化学会会士。2014年、2015年、2016年、2017年入选爱思唯尔中国高被引学者，2015年、2016年入选英国皇家化学会top1%高被引中国作者，2017年入选全球高被引科学家。