匠艺之道，探索光电转换的奥秘 ——记南京工业大学材料科学与工程学院教授葛佳

　　2019年10月15日，新学期《固体物理学》第一次上课的日子，习惯早起的小张，7点20就来到了教室。原本以为教室会空无一人的小张推开门被吓了一跳，讲台前坐着一位精神奕奕的中年人。他看到小张，脸上已经写满笑意，莫名给人一种亲切感。快上课了，同学们陆续走进来，往教室后面走，前三排的座位空无一人。“你这小伙儿长这么帅怎么往后跑呢？”“来来来，这儿有三个空儿正好给你们三个安排上。”教授的调侃让教室的气氛一下子活跃起来。一片笑声响起，葛佳以教授的身份正式在新学期上线了。

　　“属于你的梦想，就必须坚持”

　　说起做老师，葛佳是这样认为的：“现在都在提倡青年人要身兼数职，将自己的特长最大化地发挥出来。美国不就在流行斜杠青年吗，我也来赶一回时髦。”除了为本科生教授课程外，葛佳主要从事光电转换材料的研究，熟悉新型钝化接触材料的表征和优化及薄膜制备方法的性质和调控。对科研的兴趣和热爱与他从小的学习经历是分不开的。2002年，年仅16岁的葛佳就读于新加坡德明政府中学（英才学术路线）。中学时期正是一名青少年学习思维与科学思维形成的重要阶段，而以“英才学术路线”为培养基础的教育模式，宗旨就是让学生能够从小经历磨练洗礼，大浪淘沙，获得严谨的思维方式和治学态度，立志科研，进而成为有潜力的科研人员，创造出一流的学术成果。在新加坡，葛佳除学习科学文化知识外，比其他国内的青年人更早地接触到了实验研究，这也让他深深地爱上了科研事业。“在新加坡学习的这些年，对于我的科研事业是有巨大帮助的。在理化科目的学习上，老师带着我们一起做实验，通过自主探究得到问题的答案，这也养成了我独立思考的习惯。在这个过程中，我慢慢地爱上了这种解决问题的方式，梦想着自己有一天也可以做一名为科研做贡献的学者，做一名传道、授业、解惑的教师。”

　　带着这样的梦想，葛佳努力前行，以优异的成绩进入新加坡国立大学学习、任教。这个过程虽有坎坷，但他总能努力找到克服困难的办法，不负众望。一路上，他没有忘记自己为什么坚持，因为他明白不忘初心，方得始终。努力付出就有回报，葛佳在2012年对异质结光伏电池上非晶硅钝化层的晶态和钝化效果进行了系统性研究，相关研究成果获得了上百次的引用，至今仍对硅基光伏电池的钝化有着指导性意义。百尺竿头，更进一步，次年他又在国际上率先采用以原位发射光谱和残留气体分析为指导的方法，对光伏电池中钝化层生长的方式以及非晶硅制备中的辉光放电状态、等离子体成分、薄膜动态生长过程和PECVD参数对薄膜结构和晶态的影响进行了研究，并以此为依据建立了一系列完整的PECVD和薄膜生长的动态表征手段。这一成果为国际首创，大大地鼓舞了葛佳的信心，同时坚定了他努力科研的决心。

　　在新型钝化材料研发方面，葛佳也是硕果累累。他首次以电感耦合PECVD的方法制备了非晶氧化硅钝化层，并在当年取得了业内最优秀的硅基钝化性质，为业界寻找新型硅基钝化材料打下了良好的基础。随后他又对该材料的制备过程和不同制备条件下的薄膜结构进行了深入分析和优化，论证了该材料相较于传统材料的巨大优势及原因，为这一材料的产业化提供了重要的理论依据。虽然有了理论依据，但葛佳更希望能够将理论更好地应用于实践，为此，他潜心探索。2018年，葛佳又与同事以ALD手段首次将传统的AlOx钝化层材料优化并作为p-型钝化选择层应用在钝化接触电池的空穴接触面上，同时测量并证明了该材料优秀的钝化和空穴选择性质，并在钝化接触电池领域首次以上述结构获得了20.5%的光电转换效率。宝剑锋从磨砺出，梅花香自苦寒来，“因为热爱，所以倾心”，葛佳用行动诠释了他对科研的热爱。

　　光电未来，赋能未来

　　2018年6月，时隔16年，葛佳回到了祖国，在南京工业大学担任教授。“这次回来就不走了”，漂泊多年的游子回到故乡的喜悦溢于言表。他想把这16年所学到的全部贡献给祖国，架起中国学生通往国际先进科研教学理念的桥梁，想让更多的年轻人和他一样从小培养科学思维。“纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行”，葛佳更加注重学生独立科研能力的培养，定期带学生们在实验室开小灶，与学生们在一起就和朋友一样，谈天说地做科研。他正在筹划2门与光伏电池材料和结构相关的全英文课程，预计在2020年开设。这些课程的实施一方面可以起到与国际高等教育接轨的作用，更重要的是能够让学生更深入地了解光伏，喜欢上光伏，将来为这个最重要的清洁能源的发展贡献自己的力量。

　　除此之外，为不断提高专业技术水平，葛佳每天都坚持挤时间学理论、学业务。晚上下班后，在家喜欢读一些专业相关的杂志和书籍、浏览专业的学术网站，紧跟专业学术发展方向。目前，葛佳主要负责与中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司设计并建造光伏材料制备所必需的PECVD设备。除了具备普通PECVD的制备能力以外，该设备还创造性地加入了数条液态有机源和金属反应物管路，可以实现多种复杂材料的合成和制备；这一设备在温度控制，薄膜生长控制上也极为精准，将为新型光伏电池材料的研发和制备做出重要贡献。2018年归国至今，葛佳一直在筹建微电子光伏材料实验室。作为南京工业大学材料科学与工程学院新兴的课题组和研究方向，该实验室的筹建有着重要的意义。而他的新课题“以PECVD制备的应用在免掺杂钝化接触光伏电池中的Nb2O5的钝化和电子选择性的研究”已获得国家自然科学基金和江苏省双创人才计划的立项资助。在未来几年内，该课题将作为研究重点，为下一代高效钝化接触电池提供新型电子选择性材料，并大力推动该电池类型和材料的产业化。“产学研”相结合，不断提升自我，不断培养新人，葛佳将在科研的道路上勇往直前。

　　徐　飞

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