好好沉淀一下，做点留得下来的工作：访2023级星友刘文柱

几十年来首篇在《自然》发表的单晶硅太阳电池论文
访谈从2023年5月25日《自然》封面文章刊登的刘文柱作为第一兼通信作者的文章引出，这也是当时启明星颁证交流会上刘文柱让我等等的背景。当时有报道说“这是几十年来首篇在《自然》发表的单晶硅太阳电池方向的长篇研究论文。将单晶硅这种脆性材料做得可以像A4纸那样折起来，同时工业尺寸单晶硅太阳电池效率达到24.5%，是当时文献报道的最高水平”。晶体硅太阳电池被认为是最为成熟的光伏技术，应用广泛。但类似《自然》这样的学术期刊往往更青睐形而上的超越器物和具体应用的学科或基底性技术的成果，如太阳电池领域的钙钛矿太阳电池这一层级的跃迁性技术的突破。因此，单晶硅太阳电池成果近几十年来少见于《自然》杂志。
我知道如刘文柱这样的研究者已经把国际上相关领域内的顶级刊物研究得很透了，是什么样的底气让他们敢于冲击《自然》，而且从投稿到“原则性”接收仅用了五个月时间。两位审稿人的话或许能回答这个疑问：“曲率半径很小的太阳电池的应用场景，将成为‘游戏规则’的改变者”“无论从哪个角度该科研工作都是一流的，我认为发表在《自然》杂志是公正的”。
《中国科学报》在采访报道中这样写道：这是刘文柱从事科研工作的第十年，其研究成果第一次以封面文章形式刊登于《自然》正刊。论文上线后的一天内，他的微信中塞满了800多条信息，让他直呼：“实在没想到这个研究引起这么高的关注度。”
“古老”产品搭上“柔性”快车
技术突破的背后是问世近70年的硅电池这一“古老”的产品搭上了“柔性”技术的快车，其价值在于使传统的刚脆、易断的单晶硅太阳电池变身为高效、轻质、大面积、低成本的柔性单晶硅太阳电池成为可能。
这一底层技术的突破使得太阳电池的市场发展空间大幅扩张，其应用场景包括地面大规模光伏电站、分布式光伏、柔性电子、移动通信、建筑、航空航天等领域。刘文柱对此有强烈的直觉和自信：面对这样一种牵引未来关键产业的底层技术突破，《自然》审稿人不会“看走眼”。《自然》编辑在后面的沟通中要作者提供可用于封面的图片，刘文柱其实没有太过激动，或许在他看来一切都是水到渠成。
这一技术源于对单晶硅片很容易碎裂的力学问题的突破。刘文柱所在的中国科学院上海微系统与信息技术研究所的研究团队针对单晶硅片很容易碎裂的力学问题，提出了一种新的结构设计方案，能使硅片的柔韧性明显提升。最终，高效、轻质的柔性硅太阳电池得以问世，并进入实际量产线。
此项研究突破的价值在于：利用简单工艺处理就可制作柔性单晶硅太阳电池，为柔性半导体电子技术应用提供了新的技术路径。
其优势体现在小曲率半径可折叠操作即可实现“卷起来”：60微米厚的硅片能完成类似于A4纸折叠的动作，最小弯曲半径小于5毫米，弯曲角度逾360度。
取得“从0到1”科研成果突破的同时，团队还在量产线上成功验证了工艺放大生产的可行性。相较于传统的双玻组件，相关柔性光伏组件的质量功率比值下降了95%以上。目前，这种大面积柔性光伏组件已在临近空间飞行器、建筑光伏一体化和车载光伏等领域成功应用，并在众多领域表现出应用潜力，例如空间应用、绿色建筑、便携式电源等。此外，柔性硅电池还可代替感光材料用作机器人的眼睛，甚至在仿生领域也有应用的可能。
单晶硅电池：一座有待深挖的富矿
这次访问，刘文柱更想谈的是技术突破后的这两年在扩大柔性单晶硅太阳电池用武之地方面的工作。他希望既能在科研上继续有所突破，又能为科研成果产业化和行业技术进步带来真金白银的收益。如在汹涌而至的老龄化时代，柔性单晶硅太阳电池可以发挥什么独特作用。
由于单晶硅太阳电池有足够的稳定性，可以做到像一幅画一样卷起来，这样就打开了它的应用场景：如贴到老年人住房外墙，贴上去就能发电，能产电就将带来多种用途。单晶硅太阳电池可以根据需求定制电压等参数，省去中间转换环节。目前已有样品做到十分稳定和轻便，重量是传统光伏电池的1/20，形状可以是各种曲面。这在那些电网难以覆盖的偏远地区更有价值，如在偏远地区的农场种植大棚蔬菜，这种单晶硅太阳电池就非常好用。
文柱提醒说这些目前还只是他们设想的应用场景，下一步他和团队就想把这些想法一一实现，让柔性单晶硅太阳电池真正造福市民日常生活。“社会要什么，我们就去探索什么，并且要密切结合真正的需求和发展趋势，而不是沉浸在自己熟悉的领域。”
从追热点、追风口的角度，问世70年、曾经的大热门单晶硅电池现已少人问津。尽管热度不再，但刘文柱认为单晶硅电池领域仍是一座有待深挖的富矿。不过因为前面几十年这个领域大热时能做的、能快出成果的大多数研究有人做了，剩下的都是“难啃的骨头”。但若能把难啃的骨头啃下来，那么“老树发新芽”的事情极有可能再现，而且带来的突破不仅在学术上，也可能在技术、工程，乃至产业经济上。说到这里，文柱透露他在这个方向上又有一篇冲击顶刊的论文正在二审中。
好好沉淀，做留得下来的工作
文柱从2020年1月回国到现在快六年时间，围绕单晶硅方向一共写了三篇论文，包括一篇2022年《自然》子刊，一篇2023年《自然》正刊，以及正在审稿的文章。从数量上看，他的产出不高，他也不鼓励自己的研究生发很多文章，博士毕业考核完成指标就可以了。但他对学生的要求是：与其发一些没有太大影响的论文，不如好好沉淀一下，做点可以留得下来的工作。
这也是他对自己的要求。因为在他看来真正需要应对的问题不是拍脑袋想出来的，而是产业界的工程师正在关注的问题。如单晶硅太阳电池的易碎性作为一个典型的力学问题一直是横亘在走向产业化之途中一道不易跨越的坎。类似的还有电池电能很容易衰减，产品良率不高等当下工程中真实的问题，能否解决或解决的程度将直接影响经济效益。
“面对这些工程师提出的他们没有能力解决的问题，我们要做的就是从这些工程问题中提炼出科学问题，组织队伍和工程界联手，一起去攻关解决。这才是真正的产学研结合。”
——刘文柱
在刘文柱看来，一项技术从实验室走向产业要面临众多挑战，对科研人员的韧性要求极高，因为工程问题无所不在，时时产生，新问题会随时冒出来。尽早发现问题并能逾越壁垒就会带来一片新天地。
采访到这里，其实我还是有点好奇或者说疑问，这个要求学生和自己“好好沉淀，做留得下来的工作”的“90后”年轻人何以能在论文发表压力如此大的环境下还有如此定力。顺着采访进入被访者的成长经历，我希望能找到部分答案。
逐步萌发开辟新领域的志向
1990年2月出生的刘文柱是安徽凤阳人，著名的小岗村就在刘文柱所在那个镇里。文柱爸妈是典型的从事耕作的农民，父母对学业基本没有要求，只要他们长大后不再种地。唯一对他们提过要求的就是：踏实工作，不一定要做到最好，有进步就行。文柱小学、初中到高中经常是这样的情况，一开始不怎么样，但是到了后期会上升很快。在县中的高三上学期，他的成绩上升明显，从班里倒数到数一数二，除了语文外其他科目都很好。高考文柱正常发挥，考进山东大学物理专业。
但整个本科阶段他都感觉比较迷茫，不知道今后朝哪个方向发展。毕业时根据他的学习成绩，学校给了本校保研名额，但文柱想考出去。结果如愿考进了上海微系统与信息技术研究所，研究生复试是他第一次来上海。
2012年，文柱到上海微系统所读研后，导师给了他充分的自由做研究。经过长期积累，与更高水平的人在一起学习探讨，他逐渐发现了很多有趣的研究课题。导师的要求是至少要达到毕业要求。看似放养式的管理，但其实每个研究生都是对自己有要求的，不会满足于仅仅达到毕业的要求，导师也会在关键时候给出建议。
“研究生时开启的这种边学边提升认知的过程和方法一直影响着我，到现在也是如此。我也逐步萌发自己开辟一个领域的想法，只有这样才有意义。”尽管读研时就有了“自己能开辟一个领域”的“妄想”，但他非常清楚，目前还只是有这个想法，远没有明晰的框架。即使那篇顶刊文章能发表，也只是某项技术的突破，这与自己所追求的“学科创新”相差好几个档次。
比较有意思的是，刘文柱从小学到研究生阶段，都有在不同环境下学习的经历。小学在乡村小学和镇里的小学读过，初中在家乡安徽和江苏徐州读过，高中和大学是两个校区，研究生也是两个地方。相当于环境一直在变，居住地也一直在变，不同环境对人的影响确实是存在的。过往经历的变化让文柱抱定“要立足当下，沉下心来，无论环境如何变化，要真正做一些自己可以做的事”的想法，因为天天抱怨环境者最终可能一事无成，一件事干成了才会有更多的可能。
“有人在麻省理工学院、哈佛大学，有人在中国科学院，每个人的环境条件不一样，唯有立足当下，才能找到希望，发掘可能。任何一个环境只要想做，总能做出一点事来，前提是把握好自己的方向。比如现在人工智能来了，能不能立足自身已有的东西，借助这个技术服务于有准备的自己，这是关键。”
——刘文柱
生活和实验安全第一位，成果次之
2025年7月，中国民主促进会会员刘文柱被组织上安排到闵行区经济委员会挂职一年，担任副主任一职。文柱觉得这个角色转换会帮助自己拓宽视野，从政府和更宏观的角度来看待企业的需求。同时，了解重点发展方向对未来申请项目也有帮助。挂职要求每周在政府待两天，耽误的科研文柱得设法补回来。
说起时间管理，文柱现在明显感到自己的时间安排是个挑战。除了常规的科研任务要完成，担任的行政职务（纳米材料与器件实验室副主任）也需要付出时间。和所有科研院所课题组（实验室）负责人一样，他最大的压力是去争取资源维持近30个人课题组的运转，每年保底需要600万。压力之下原本不抽烟的他如今烦闷之时也会抽几口。
但刘文柱不会把压力传递给学生。从学生过来的他非常清楚，要出点工作没有一两年时间怎么可能？“我首先要求学生开朗阳光，生活和实验安全第一位，至于出多少成果那是另一回事。出成果有机遇和运气的成分，但上面两点必须保证。”
期盼每周一场球，纯粹的热爱
访问的后程，我问起文柱的兴趣爱好，想不到这一问问出个足球迷。这些年刘文柱对生活的最大盼头是每周能踢一场球。上海微系统所嘉定分所有很好的足球场，每周他们会与同在嘉定的上海硅酸盐研究所的老师和学生一起球场见，每次两小时，三个队轮换。每周每次两小时，不是真正的足球爱好者难以坚持。
文柱从高中起就喜欢踢球。“只要有机会，有球场，有小伙伴，到处都踢。在沙特做博士后时我也每周都踢，那里炎热，大汗淋漓也乐此不疲。就是喜欢，纯粹爱好，人是需要有爱好的。”因为这个一直坚持的爱好，让他收获了体力、耐力和酣畅淋漓的开心。
访问最后，已成为我的忘年交朋友的刘文柱说了这样一段让我震了一下的话：如果经济上有能力的话，就想提前退休，让年轻人上来。我没有追求更多名利的兴趣，只要经济上没有压力了，生活无忧，孩子也成长起来了，自己就想去钓钓鱼，打打扑克。如果需要的话，我可以去上上课，讲讲自己做研究的经验，供人参考。
以上是我访问了星友刘文柱后记录的他与创新的故事及感悟。其实让我更难忘的还不是他在国际顶刊上发表的工作，以及他和团队开创的柔性单晶硅太阳电池技术给人们生活带来的巨大变化，而是他坚持、坚守的“作为一个科研工作者就是要做一点真正能留得下来、对学科带来颠覆性突破的工作”的这一追求和他为之的付出。谢谢你，文柱！为你祝福！
-本文刊载于《世界科学》杂志2025年第12期“今日启明星”栏目-