一个领域三十年河东，三十年河西，并不是所有发Nature的科研都是好科研。1991年的Nature¹，各位看官是不是都没出生？下面带你看下30年前大佬的思路：模仿光合作用——制造染料敏化电池。虽然这篇Nature被引用3.2万次，但其实挺‘坑’的，常听到的灵魂发问——这东西有什么用？

Michael Grätzel教授

这篇Nature非常简洁，没有SI，只有2个作者。在领域内，大家只记得下面这位Michael Grätzel教授，文章第一作者早已被遗忘在历史长河里。现在的科研越来越复杂，内容越来越多，SI比正文长多了，当年纸贵。

Michael Grätzel教授引入纳米TiO₂这神奇的材料引入染料敏化太阳能电池，提高了比表面积，增加电子的收集能力。电池是原理图如下，简洁不花哨，当时效率超过7%。染料敏化电池也被叫做‘Grätzel电池’，开创性意义很大。

下面这个纳米TiO₂实实在在火了30年，现在的高效率钙钛矿太阳能电池也是基于TiO₂！只能说，神来之笔，很经典，很传奇！比较有意思的是，30年前的Nature是在图注里写实验方法，怪不得连SI都省了。

在Web of Science搜染料敏化电池，可以得到以下统计图：

数据来源：web of science，搜索内容‘Dye sensitized Solar Cell’

兴起：1997-2014年。1991年的Nature之后，科研领域很多人开始研究染料敏化电池，因为电池制备极其简单！天下武功，唯快不破，包括论文。每篇文章背后都是风华正茂的少年的青春，多少科研工作者再发Nature/Science，因此功成名就。但在2014年该领域论文发表速度达到了顶峰，此时很大一部分科研工作者转行做了钙钛矿太阳能电池。

衰退：2014-2020年。其中有一部分人是真的热爱这个领域，还有一部分或许是课题的需要还在坚守这个领域。目前来看，染料敏化电池没有一丝‘复活’的迹象，效率停滞不前的原因也比较简单，它的载流子扩散长度太短，这是结构性问题，钙钛矿结构非常适合载流子传输，2014-2020年是钙钛矿电池的爆发期。

30年后回头看，1991年的Nature看似开辟了一个非常好的研究方向，却像是一个‘天坑’，没能实现期望的产业化，倒在了死亡之谷。

一个科研产品的产业化一般要经历下面四个步骤：科学发现→技术形成→应用转化→产品化。

30年时间，染料敏化电池同时倒在了‘技术形成‘和’应用转化‘的过程。染料敏化电池的效率最终停滞在了13%左右，效率无法和晶硅电池相比；国内外很多公司和机构都做了应用转化的尝试，最终都打了水漂。如下面的百度百科截图，每一条都是科研工作者的心酸类史。

科研是允许犯错和尝试的，东边不亮西边亮，染料敏化看似倒下了，但钙钛矿电池站在染料敏化的肩膀上（方法/表征/传输材料），完成了一场漂亮的科研接力。钙钛矿电池用10年的时间把效率从3.8%提高到了25.5%，最终钙钛矿电池如果能成功商业化，希望大家能记得30年前的Nature。

1. O'regan, B.; Grätzel, M. J. n., A low-cost, high-efficiency solar cell based on dye-sensitized colloidal TiO 2 films. 1991, 353 (6346), 737-740.

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