文|《中国科学报》记者 李思辉 通讯员 唐瑞婕

在不少人的印象里，读博、做研究是一场漫长而煎熬的苦旅。但在武汉大学物理学院教授王植平的实验室里，“快乐”却是主基调。

博士后杨远航告诉《中国科学报》：“王老师不希望我们焦虑，他总是能给我们营造快乐的氛围，让大家保持松弛感。”

谈及硕博这六年，杨远航的自我评价是，“跟着王老师做研究，很快乐、很顺利”。

三年硕士、三年博士，杨远航一直专注于提升钙钛矿太阳能电池的稳定性。这件看起来“很乏味的工作”，却在导师王植平的引导下，变成了一段有趣的科研之旅。在这个过程中，作为学生的杨远航不断提高研究水平、不断取得研究进展，不久前还在Science上发表了一项重要研究成果。

武大博士后杨远航

2019年，王植平从牛津大学回国，加入武汉大学。杨远航是他的第一个硕士研究生。

回国之初，王植平没有独立的实验室，但这一问题很快就得到了解决。武汉大学秉持“陪着人才发展”的理念，很快为他配套了资金，协助他着手搭建实验室、购置实验设备，一切都在紧锣密鼓地进行中。不料，遇到了疫情。

“我很着急，主要是为学生着急。”王植平告诉《中国科学报》，“我入职才一个月，杨远航就到我这里来了，但当时实验室的设备都处于调试的状态。没有实验数据，她怎么写论文、出成果？”

“一定要想办法让学生有成果！”王植平意识到，也许可以从文献综述着手。他发给杨远航不少文献资源，嘱咐她认真阅读和钻研，从中寻找论文选题。

不久之后，杨远航的第一篇论文发表。

一开始，杨远航读博的决心不算坚定，当时她想，“不行的话，硕士毕业就出去工作”。“但没想到，王老师给了我很大的鼓励！虽然只是一篇文献综述，但‘第一篇’的突破，大大增强了我对科研的信心！”杨远航说。

王植平则看到了更深层的东西：钻研文献虽然是实验室建设初期的“不得已”，但这一过程本身也是很有益处的——正因为阅读和钻研了众多海内外文献，杨远航的理论基础变得更加扎实。

“并且她在动手实验方面很有天赋，只是她自己没意识到。发现她这方面的特点之后，我开始有意识地引导她在实验中找到乐趣、增强信心。”王植平说。

王植平团队的研究聚焦于钙钛矿，该领域的实验工作极其考验操作者的动手能力。同样的配方，不同的人去做，实验效果可能大不相同。经过一段时间训练的杨远航，几乎每次实验都能带来惊喜——每当导师把配方和思路交给她后，她几乎都能严谨准确地完成实验，并且得到稳定有效的实验结果。

“她做实验真的非常厉害，已经超过我了！”在一些公开场合，王植平毫不吝啬对学生的表扬。

一次次实验成功带来的正向反馈，以及导师一步步地引导和鼓励，让杨远航在实验里找到了成就感。于是，她坚定地选择了读博之路。

王植平（左）、杨远航在博士论文答辩后留影

钙钛矿太阳能电池一度被认为是“下一代光伏技术”，其工作效率飞速提升，已经追平甚至超越了传统晶体硅电池。

但它的结构并不如晶硅稳定，其表面有很多空隙。如果长期暴露在高温光照条件下，材料中用以发电的离子就会四处逃逸，最终会降低太阳能电池发电的效率。

界面稳固设计是突破该问题的主要途径。目前，业内多用有机组分进行界面修饰，也就是设法去填补钙钛矿材料表面的缺陷，从而起到降低电子损耗的作用。但这类材料难以在高温和光照下稳定工作。因此，找到合适的界面修饰材料，成了钙钛矿太阳能电池领域公认的难题。

王植平团队致力于解决这一问题。2023年，他就提出“用氧化物制作成界面修饰层将成为一个新的突破口”。但氧化物千千万万，搞清楚该使用哪一种氧化物以及如何使用它，成了破题的关键。

杨远航把这一研究作为博士论文的研究课题，和导师一起寻找合适的氧化物。这种寻找并不容易，“失败了很多次”。王植平告诉她：“‘失败’不见得是不好的，更重要的是要找到行不通的原因，避免重蹈覆辙。”

在接下来的寻找中，金属元素“铪”引起了团队的注意。最开始，有团队成员认为这种金属氧化物对提高性能稳定性并不管用。然而，在杨远航的实验中，氧化铪和氟元素之间发生特定的相互作用，能大幅提高钙钛矿太阳能电池稳定性。于是，她开始潜心钻研氧化铪和氟的作用机理。

真正的突破发生在2025年春天的一个晚上。彼时，正在做实验的杨远航突然发现一个前所未有的实验现象：铪和氟可形成强键合作用。杨远航回忆，看到这个现象的时候，她很激动，感觉“蛮神奇的”——这是此前相关领域的文献中从未报道过的。

观察到“异常”实验现象后，杨远航立即告诉了导师王植平，以及另一位博士生程思阳。一向严谨的王植平第一反应是，“是不是测错了？”

为了避免偶然性，王植平带领课题组成员在三周内反复测量三次，每次结果都出现“可重复性”的特征，通过理论计算佐证。他们最终确定，他们的确取得了一项全新的发现！

“我认为，这一发现是我们这篇Science论文中最核心的部分。”王植平说，“虽然实验发现是偶然的，但由于我们长期致力于寻找适合解决钙钛矿不稳定性的材料，所以这个发现也有水到渠成的意味。”

基于以上发现，该团队研发出一种钙钛矿太阳能电池界面稳固的新设计。王植平将其形象地描述为“三明治”结构。

该团队将两种不同类型的氧化铪覆盖在核心发电区的两侧：一种利用铪-氟键的强相互作用，将有机分子牢牢锚定在钙钛矿层，使电池可以长期稳定地吸光；另一种则可以防止电池工作时核心发电区内部的离子析出、破坏电极。

实验和实践证明，该研究不仅促进钙钛矿太阳能电池实现了效率和稳定性的协同提升，而且推动了产业化应用的进程。

2025年年中，团队决定将这一研究成果投稿给Science，至于能不能被采用，“谁都无法预测”。但这似乎并不那么要紧，因为那个时候杨远航已经博士毕业了。读博第三年即顺利毕业，本身就是一件“挺让人快乐的事”。“至于顶刊，”杨远航介绍，“大家的心态是能够发表当然更好，但发现有价值的研究成果才是最为重要的。”

王植平（中）和团队成员在实验室

今年春节前的一个凌晨，夜已经深了。

课题组微信群里，少见地弹出一条深夜消息，是王植平发的。他通知两位共同一作，论文被Science接收了！

程思阳回忆：“看到消息后我非常开心，然后就安心地睡着了。”

《氧化铪界面稳定策略实现高效、光热稳定的钙钛矿太阳能电池》，这是他们发表在Science上的原创成果。杨远航和程思阳为共同一作，王植平为通讯作者。

论文被正式接收的第二天，王植平做东，邀请两位学生共进午餐。“这对学生来讲，是人生中的重要时刻。我觉得还是要有一点仪式感，将来也有个回忆。”他说。

回想起整个研究过程，杨远航和程思阳都频频提到一个词——“快乐”。这种“快乐”源于王植平独到的教育理念。

“王老师一直都以鼓励为主，很少批评人。”杨远航说，“在实验上有困难时，我们都会和王老师沟通。他会给予很及时的反馈和指导，和我们一起想办法解决问题，而不是批评和责怪。”

“我们的讨论氛围比较轻松和自由，经常是学生给我带来灵感。他们在实验一线，比我更有发言权。科研路线确定后，让学生做主导，最能激发学生做出好的研究。”这是王植平的经验之谈。

除此之外，王植平还倡导劳逸结合的学习与研究方式，不鼓励熬夜超负荷工作，他认为按规律作息是实验安全的重要保证。科研之外，他还定期组织团建活动，让团队成员放松身心、调整状态，努力创建快乐的科研氛围。

杨远航告诉《中国科学报》：“遇到好导师，是我的幸运。他让我也变成一个快乐的研究者。我喜欢这种科研工作，享受自己做实验、发现新东西那种‘风在耳边吹的感觉’。”

“为什么不努力让学生快乐一点呢？”王植平告诉《中国科学报》，开展科学研究、不断取得新发现，本身就应该是一件让人快乐的事情，就算有压力，老师扛着就好，真的没必要把学生搞得那么紧张和焦虑。

相关论文链接：

https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.aea3339

文中图片均为受访者提供