方國家(左三)、柯維俊(左二)團隊在實驗室。李思輝/攝

“選誰都可以，就是不要選方老師，他特別嚴!”每每想起學姐的話，以及自己的“偏不信邪”，如今已是武漢大學教授的柯維俊都會暗自慶幸。

幸好10年前，他沒有聽學姐的話，義無反顧地報考了方國家的研究生，要不然他就錯過了一位嚴師、良師，也不會這么快迎來學術生涯的一個“高光時刻”——11月9日，《自然》雜志在線發表了他和武漢大學教授方國家團隊一項關于全鈣鈦礦疊層太陽能電池的最新研究成果。該成果達到了目前兩端全鈣鈦礦疊層電池的世界最高效率之一。

學姐的告誡

2011年春天，在江西師范大學讀大四的柯維俊決定報考武漢大學。該校物理科學與技術學院名師眾多，他不清楚該報考哪位導師的研究生。幾經輾轉，他聯系上一位學姐，并虛心向她請教。學姐認真且干脆地告訴他：“選誰都可以，就是不要選方老師，他特別嚴!”

后來他了解到，學姐口中的“方老師”叫方國家，長期從事薄膜太陽能電池研究。他對學生的學習和科研有嚴格的要求，會定期驗收科研進展，不允許學生虛度光陰。

“我從普通院校考進武漢大學，應該比一般人更勤奮、更努力，怎么能怕導師要求嚴格呢?越嚴格越好!”于是，柯維俊積極備考，最終成為方國家的學生。柯維俊將這看作科研生涯的一個“重要轉折”。

進入武漢大學后，柯維俊惡補知識結構上的短板，全身心地投入到學習和科研中。他發現自己的學習理念與方國家的培養理念高度契合，師生二人配合得非常默契。

熱門的新材料

武漢大學坐落于武昌珞珈山上，半山腰一帶集中了許多歷史建筑。每到櫻花盛開的時節，那里游人如織。然而，從讀博一直到出國從事博士后研究，再到回武漢大學任教，這10年里，柯維俊一次都沒有去打過卡。去年秋天，他才第一次爬完珞珈山。

“主要是太忙了，學生時期大部分時間都在看文獻、做實驗，周末和晚上我也在實驗室，沒特殊事一般不出門。”正是憑著這股鉆研勁兒，柯維俊獲得了導師的認可。

2014年，方國家把柯維俊送到美國托萊多大學和美國國家可再生能源實驗室進行聯合培養。博士畢業后，柯維俊順利到美國西北大學的美國藝術與科學院院士Mercouri G. Kanatzidis課題組從事博士后研究，直到2020年底回到武漢。其間，他專注于鉆研一個細分領域——鈣鈦礦太陽能電池的研究。

柯維俊告訴《中國科學報》，太陽能是一種非常豐富的能源，而太陽能電池是把太陽能直接轉化為電能的半導體器件。目前市場上主流的半導體太陽能電池主要是硅電池，但它仍存在一些需要解決的問題，比如，發電成本不夠低。要降低太陽能電池發電成本，需要開發一些新材料，其中鈣鈦礦是“大熱門”。相對于現在已經商業化的硅太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池的成本有望大幅降低，是最具潛力的下一代太陽能電池之一。

柯維俊團隊最近3年多的研究，主要圍繞鈣鈦礦疊層太陽能電池展開。“‘疊層’意味著它將帶來更高的效率。”柯維俊介紹。

一般情況下，硅的光電轉化率超過26%，經過10多年的發展，目前單結的鈣鈦礦的轉化效率與之相當，但是進一步提升效率越來越難。如果是疊層鈣鈦礦，理論效率就可達40%以上，能進一步突破單結電池的效率極限。如何最大可能地提高這個轉化效率是柯維俊團隊的主攻方向。

實驗過程中，研究團隊發現了一種特殊的添加劑，其與鈣鈦礦結合后，能夠使太陽能電池的效率和穩定性同時提升，一下解決了上述兩個最關鍵的問題，有望大幅降低太陽能電池的度電成本。

嚴師的傳承

這個添加劑是如何被發現的?論文第一作者、團隊博士生周順表示，2021年，在一次實驗中，他偶然發現了一種天冬氨酸鹽，它和鈣鈦礦會發生分子間的相互作用，這同時提高了疊層電池中的窄帶隙鈣鈦礦子電池的效率和穩定性。周順高興地把這個情況報告給導師柯維俊，并積極撰寫論文。

令他一度郁悶的是，論文寫好后，柯維俊遲遲不予投稿，并且一次次要求他再做實驗、再進行論證，確保每一個實驗數據無懈可擊。

眼看時間已經過去一年多，身邊的很多同學都相繼發表了論文，而自己還在實驗屢屢失敗以及導師的嚴苛要求中徘徊，周順開始焦慮。“最初，我只希望這篇文章能發表于國際期刊，以后有機會再發更好的期刊。但柯老師堅持精益求精、反復打磨，有點兒極度完美主義。”周順說。

學生“鬧情緒”時，柯維俊會打趣、緩和氣氛，但要求絕不放低。他說，方國家的“嚴”，讓他受益終身，“現在自己做老師了，不能誤導學生，學做研究的時候嚴一些，今后科研效率、質量才能更高。一旦放松了要求，覺得差不多就行了，往往研究就停留在二三流”。

今年5月，經過多輪數據校正，武漢大學團隊通過天冬氨酸鹽一體化摻雜策略同時提高了窄帶隙鈣鈦礦子電池的效率和穩定性，疊層電池實現了第三方認證效率27.34%(科研團隊自測穩態效率為27.62%)，這是兩端全鈣鈦礦疊層電池的世界最高效率之一。

至此，柯維俊才同意投稿，并將其直接投給了《自然》。《自然》審稿人高度肯定了團隊的研究，但還是提了幾十條修改意見。最終經過5個月的修改與審稿，論文正式被接收。周順終于松了口氣，并在朋友圈感慨 “守得云開見月明”。

有嚴亦有寬

方國家在接受《中國科學報》采訪時表示，他和團隊成員2003年就開始研究與薄膜有關的光電材料。10多年前，柯維俊攻讀博士時，開始研究光電材料、器件的制備。他認為，包括鈣鈦礦疊層太陽能電池在內的新型電池未來應用空間很大，但目前還有不少亟待解決的科學問題。在這方面做出領先全球的研究，非常有意義。

讓方國家感到欣慰的是，他的學生柯維俊現在成了老師，而且產出了很優秀的成果。更令他開心的是，柯維俊不僅接續了他的研究，而且繼承了他培養學生的方式。

方國家說，他在學生培養方面始終堅持“嚴與寬”并行。在生活上，對學生應該“寬”一些，多些關心愛護，但在學術研究上一定要嚴一些。學生在讀書的時候可能不是很理解，一旦走向社會、參加工作了，或者自己成為師者了，就能理解嚴格要求的意義——讓學生更嚴謹、學到更多東西、得到更多鍛煉，有助于一個人取得創新型成果、突破性成果。

方國家認為，周順等人的成果登上《自然》就是一個很好的例子。因此，培養學生一定要立規矩、明方向、定目標、促落實，唯有如此，才能為學生今后的科研生涯打下堅實的基礎。

“當年那位學姐現在在哪兒?沒聽她的建議你后悔過嗎?”面對記者的提問，柯維俊爽朗一笑：“我一直感謝她的好意。但我一直為當年的選擇感到慶幸。外出交流過程中，我也會遇到一些學生咨詢怎么選導師，我的建議是——也許你可以認準一個嚴一點兒的老師。”

相關論文信息：

https://doi.org/10.1038/s41586-023-06707-z