人物|华裔女工程师获澳大利亚最具创新力奖项, 她的发明可能会改变我们的生活

原标题:人物|华裔女工程师获澳大利亚最具创新力奖项, 她的发明可能会改变我们的生活

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郝晓静被评为2019年澳大利亚最具创新力的工程师之一。(Supplied: Xiaojing Hao)

新南威尔士大学光伏与可持续能源工程学院的郝晓静副教授当选2019年澳大利亚30名最具创新力的工程师之一。她致力研究的新型太阳能薄膜电池或许会在不久的将来改变我们的生活。

关键看点

  • 新型太阳能薄膜电池不使用任何有毒、稀有元素
  • 郝晓静博士与丈夫由于科研领域不同而经常在家展开辩论
  • 郝晓静博士鼓励女性勇敢追梦,进入工程和学术研究领域

7月,Engineer Australia评选出30名工程师授予澳大利亚最具创新力工程师奖项(Australia’s most innovative engineers),新南威尔士大学的华人工程师郝晓静博士凭借其在无毒材料太阳能薄膜电池领域的建树获得了学术研究类别奖项。

如今,太阳能电池对许多人来说并不陌生,特别是在澳大利亚,许多私人和公共建筑中都有太阳能设备的身影。然而郝晓静团队研发的新型薄膜电池或许能给这个领域带来巨大变革。

在澳大利亚的私人和公共建筑上随处可见太阳能设备。(ABC News: Billy Cooper)

“目前商业化太阳能电池主要有两大类:一类是以晶硅为基础的太阳能电池,主要用于光伏电站,而另一类就是薄膜电池,”郝晓静博士说。

据郝晓静博士介绍,随着新能源技术的发展,晶硅电池如今已非常廉价,然而这种电池在使用上会受到一些因素的限制。晶硅电池模组是由多个六英寸的晶硅片构成,而且必须置于玻璃板上,外形不可变。不仅不够美观,还对载体的承重能力有较高要求。

“而薄膜电池的厚度只有1-2微米,并且是可柔性的,可以塑造成各种造型,还可以做成面积达一平方米的整张电池。”

郝晓静博士说,目前市场上的薄膜电池有非晶硅、碲化镉和铜铟镓硒(CIGS)三种。非晶硅由于效率不佳几乎被市场淘汰,碲化镉本身有毒,所以铜铟镓硒是目前最为理想的材料。然而铟元素在地壳中的储量稀少,而且还是触摸屏和LED中的必须材料,市场对其有着旺盛的需求,所以这种材料的价格会越来越高。

以不用有毒材料、不用稀有元素为出发点,郝晓静团队研发出以铜、锌、锡、硫为原料的新型薄膜太阳能电池。2016年她带领团队取得四项世界纪录,2017年他们将新型电池的光电转化效率提升至10%以上,并获美国能源研究院认证。

致力解决生活中的实际问题

郝晓静此前在中国东北大学学习钢铁冶金专业,“选择工程的原因是我想解决生活中的实际问题,”她说。

大学本科期间,郝晓静曾有多次工厂实习的经历,还到访过中国著名的鞍钢、宝钢等企业,而这期间的一个场景至今留存在她的记忆之中。

“有一次看到钢铁厂地上散落着一层厚厚的黄色粉末,那里的空气质量也很差。而且当时沈阳的沙尘暴也一年比一年严重。”

具象化的环境问题让她深切体会到发展新能源、清洁能源的迫切。

2004年她来到澳大利亚,那时太阳能开始进入人们的视线。郝晓静认为这是个朝阳产业,因此她决定放弃钢铁冶金,转而投向新能源领域。

“新能源能够解决二氧化碳排放导致的全球变暖和极端天气,本科时我也学习了很多关于材料和化学反应的知识,感觉这个领域离我并不遥远,因此我觉得新能源才是我想要从事的方向。”

科学家夫妇的“家庭能源论坛”

郝晓静和丈夫沈岩松本是东北大学钢铁冶金专业的同学,后来沈岩松获得新南威尔士大学提供的留学生奖学金,因此郝晓静决定追随丈夫的脚步来到澳大利亚, 开启新的生活。如今夫妇二人均成为各自领域颇有建树的学者和副教授。

“他留在了冶金学科,而我换了个专业。由于他的专业是关于传统能源的,包含煤燃烧和二氧化碳排放,而这些对我们来说就是应该摒弃的,我们应该大力发展新能源。”

郝晓静透露,由于专攻方向不同,她和丈夫有时还会在家里展开辩论。

“但是有些项目我们也是有合作的。他们会提出如何更好地进行煤燃烧、怎样用废气和废热来与新能源对接上,我们在这些领域有合作,”她说。

“我觉得经常在家里有这样的辩论是一个很好的事情,这对我们孩子来说也是个很好的教育。”

热情与兴趣才是原动力

郝晓静说她和丈夫沈岩松经常会在家开展“能源之辩”。(Supplied: Xiaojing Hao)

郝晓静说,澳大利亚的科研工作更加强调个人的主动性,一切都从兴趣出发,让科研人员对所选择领域倾注全部的热情,这让她得以自由徜徉在科学与工程的世界中。

郝晓静的导师马丁·格林(Martin Green)教授给她带来了巨大的影响,在郝晓静眼中,她的导师是一名“真正的科学家”。“和他交流起来不会有上下级的感觉,我不会觉得他是我的领导。我们什么都可以讨论,他也很感激每个人的付出和贡献,” 郝晓静说。

“我在带一些博士后和博士生的时候也会向他学习,鼓励下一代的科研人员们,” 她说。

作为一名华人工程师,郝晓静承认华人学生和学者要付出更多的努力。“华人在各个领域其实都有很不错的能力,本来在一所国外大学拿到学术位置就是很不容易的事情,而且他们还在寻找很多机会不断地提升自己,” 她说。

“相比而言,我们的华人学生学者要付出的时间和个人精力都是更多的,所以华人取得成绩一方面和个人天分有关,另一方面和大家的勤奋努力是分不开的。

郝晓静博士说,兴趣和热情才是科研的原动力。(Supplied: Xiaojing Hao)

郝晓静也鼓励对工程和学术领域充满兴趣的女性要勇敢追梦。

“做研究不应该有任何的性别区分,最重要的一点就是兴趣,如果你有兴趣和热情,它就是你的一个乐趣,你会非常坚持对于女性来讲,虽然要兼顾家庭和孩子,很多方面是不容易的,但是没有什么是不可能的,我其实非常鼓励更多女性能选择工程,进入学术研究领域。”

“我是一名工程师”

虽然已经成就颇高,但郝晓静丝毫没有停下探索的脚步。下一步她的首要任务就是继续提高铜锌锡硫电池的光电转化效率,“如果能够将转化效率提高到20%以上,那么这个电池就能被市场接受,并真正应用到我们的生活当中,” 她说。

同时,她并不满足于现有的知识,依然在和她的导师一起寻找具有类似性质、能以更高效率解决更多问题的新型材料。

此外,郝晓静还计划继续拓展太阳能薄膜电池的应用范畴。

“比如用在建筑材料上、用在车上和无人机上,甚至可以与传感器联系在一起,利用大数据和人工智能来实现光伏产品智能化。”

她表示,未来希望能够把这些衍生产品的样机和原型做出来,告诉世人自己所致力的研究将给人们的生活带来怎样的改变。

“因为我是一名工程师,” 她说。

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