林兰英院士的光伏传奇故事

光伏(PV or photovoltaic)，是太阳能光伏发电系统(photovoltaic power system)的简称，是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统。作为我国半导体科学事业开拓者之一的林兰英，先后负责研制成我国第一根硅、锑化铟、砷化镓、磷化镓等单晶，为我国微电子和光电子学的发展奠定了基础。开创了我国微重力半导体材料科学研究新领域，并在砷化镓晶体太空生长和性质研究方面取得了世人瞩目的成绩。1980当选为中国科学院学部委员（院士）。本篇，小编整理了她的传奇人生故事。
文／NE-SALON新能荟小编团
1918年2月7日，一位未来中国伟大的半导体材料领导人——林兰英在福建莆田县出生了。尽管林氏一族在当地传承悠久，素有名望，是福建莆田当地的名门望族，被当地人称作“妈祖后人”、“九牧林家”，但是在上个世纪二十年代，人们普遍认为男孩才是一个家族的希望，所以女孩仍不被家庭重视，尽管林家祖父对此很是失望，但是这个女婴作为自己儿子的第一个血脉，他还是亲自为这个孩子起名“兰英”。
而林兰英也将是中国未来半导体材料科学的奠基人和开拓者，中国光伏产业科研界最早的那一批领导者，“林兰英”这个名字也将会在中国历史上有着一席之地。

童年穷困仍学业有成
林兰英的童年过得并不能算得上幸福，母亲在家中的地位一直到生下儿子林文豪之后才得到了改善，并且在这之后还生下过四个女儿。不幸的是这四个女儿有的早早夭折，有的被送去乡下当了童养媳，只有林兰英被留在了家中。
林兰英之所以能够留在林家长大，是因为她自小就很能干。从四岁那一年便能拿着抹布擦桌子，拿着比自己还高的笤帚打扫家中庭院。五岁时候的林兰英便开始帮家里人做饭，负责一家人的一日三餐，并且还要照顾出生不久的弟弟。林兰英承受着这个年纪本不该承受的重担。
后来的林兰英凭借自己优秀的成绩，考上了福建私立协和大学的物理院系，成为了莆田地区的第一位女大学生，并且被当地人称作“女状元”。但是这些荣誉并没有让林兰英迷失自己的目标，不断地学习仍然是她每天最重要的事情。
她立志要去西方国家学习最为先进的技术，并且将这些科学技术带回国内，改变祖国的现状。
1948年8月，林兰英拿到了宾夕法尼亚大学迪金森学院的录取通知书，与家人挥手告别远离故土，在1955年，林兰英利用八年的时间拿到了博士学位，成为了宾夕法尼亚大学校史上面的第一位中国女博士。并且因为在校期间表现得成绩尤为突出，林兰英的导师罗思十分看重这个中国女孩，认为她必将会拥有自己的成就，于是导师罗思推荐林兰英去索菲尼亚公司担任高级工程师。
这也将是林兰英与半导体结缘的契机。
因硅研究在半导体行业名声大噪
学习期间，适逢美国贝尔实验室的物理学家运用固体物理理论解释了半导体现象，并与冶金技术结合制成了世界上第一块半导体锗单晶，轰动了全世界。正在学习固体物理的林兰英，迅速发现这项研究对国家战略的巨大意义，开始了对半导体材料的研究。
半导体是一种介于导体与绝缘体之间的物质。在我国说起它，许多人会把它与收音机联系起来，甚至误认为半导体就是收音机。实际上，收音机是我国用半导体材料生产的第一件民用产品。但它真正的意义并非如此。
这家公司是当时美国半导体行业中的领跑者，有着非常先进的半导体研究成果。在这家公司工作期间，在林兰英的研究下，为公司解决了硅单晶制造过程中所存在的污染问题，并且非常创新的设计了籽晶保护罩，后来又为公司解决了硅和锗的欧姆接触问题，并且在这个过程之中，林兰英先后申报了两项专利，发表了无数论文深受公司的赏识，并且在半导体研究行业里面名声大噪，成为行业知名学者。
毅然回国在我国半导体材料研究领域作出重要贡献

在上个世纪的五十年代，随着中国不断地发展，需要大量的科技人才为国助力。很多在海外的学者纷纷踏上了回国的路程，1956年，林兰英也决定回到自己的祖国，为祖国的半导体研究出一份力。对此索菲尼亚公司对林兰英许下巨大的财富以及名利，希望林兰英继续留下来工作，但是林兰英回国的心非常坚定，拒绝了索菲尼亚公司的挽留。
美国曾无数次阻拦想要回到祖国的中国学者，著名学者钱学森就因为想要回到祖国而遭受到美国的阻拦，甚至直接被关入狱。
林兰英也受到了不少的阻挠，但是历经几次波折，她终于踏上了回国的路。

当时中国的半导体研究才刚刚起步，美国学者曾断言，中国要到60年代才能着手于半导体单晶材料的研究，但王守武，廖德荣，姜文甫等在林兰英协助下，于1957年11月拉制了中国第一根锗单晶。1958年秋，林先生用从国外带回的硅单晶做籽晶，拉制成功了中国第一根硅单晶。到1962年秋，林先生悉心指导科研人员，利用自行设计制作的硅单晶炉，拉制成功了无位错的硅单晶。后来的林兰英又投入研发硅单晶炉。她仔细考察、分析了苏联封闭式硅单晶炉，发现了不足，开始研究设计中国式硅单晶炉。1961年的深秋，由林兰英主持设计加工的中国第一台开门式硅单晶炉制造成功。1962年春，林兰英依靠国产第一台开门式硅单晶炉，正式启动拉制工作。中国第一根无位错的硅单晶拉制成功，无位错达国际先进水平。

1962年，在成功拉制中国第一根无位错的硅单晶后，林兰英又采用水平布里奇曼生长法，成功制备了砷化镓单晶——砷化镓是第二代半导体材料，非常重要。在这期间，林兰英又把目光投向了硅外延材料的研制。这是一种具有两层硅单晶结构的材料，具有非常重要的战略意义。在硅单晶的基础上，她又一次成功了。这种硅外延材料制作的一些新型硅器件，使得军用雷达、电台、遥感测量仪器等更为精确可靠。值得一提的是，这种材料在第一颗原子弹的制造过程中发挥了不可忽视的作用。林兰英也因此成为了为“两弹一星”作出重要贡献的科学家之一。
1973年，还在“文革”风雨中的她，第一次提出用汽相外延和液相外延法制取砷化镓单晶，后来，砷化镓汽相外延电子迁移率连续4年居国际最高水平，至今还处于国际领先地位。
80年代，她开创性地提出在太空微重力条件下拉制砷化镓的设想。1987年8月，中国终于在第九颗返回式人造卫星上拉制出了第一块高质量低缺陷的砷化镓单晶。

2003年3月4日，林兰英院士与世长辞，结束了自己传奇的一生，我们永远感恩林兰英院士以及像她一样的人，这种为国家奋斗和无私奉献的精神，也触动着每一代的中华儿女。
在一代代科研人员接力下， 2016年天宫二号升空，就开始用上半刚性三结砷化镓电池板的全新技术，这时中国已经在新型太阳翼技术上，走在了前头。不知是不是巧合，2017年美国紧接着在国际空间站，测试了砷化镓太阳翼，计划2022-2023年给ISS换上新设备，增强发电能力。与中国前后脚更新太阳翼设备。
评价和结语
光伏产业兴起于欧洲，后发动力在中国，这与中国科学家们所做的努力分不开。中国的半导体行业总销售额2002年为268.4亿元，2008年为1248亿元，2015年为3609.8亿元，平均年增加率22%，在近年来更是迅猛增长，国民乃至东南亚、欧洲等地区的硅片需求量都很大。我国的光伏发电技术目前已经成熟，发展势头迅猛。
从本世纪初至今，中国的多晶硅-光伏行业在短短20年时间里，风云变幻、沉浮轮转，已极尽浓缩了其他行业几十年甚至上百年的发展轨迹。这与中国大力扶持光伏企业的政策分不开，更与林兰英这样的科学家们做出的巨大贡献分不开。
新浪新闻这样评价林兰英：林兰英是中国半导体材料科学的奠基人和开拓者，她带动同事一起创造了多个“新中国的第一”，受到全世界科学家关注，在砷化镓晶体太空生长和性质研究诸方面取得了举世瞩目的成就，被誉为“中国太空材料之母”。
中国科学院学部与院士这样评价林兰英：林兰英是中国半导体科学事业开拓者之一。
何梁何利基金这样评价林兰英：林兰英从事半导体材料科学40年，是中国半导体材料科学的奠基人，对中国半导体材料科学的发展作出了重大贡献。
林兰英胸怀大志，脚踏实地，坚忍不拔，勇攀科学高峰。她不仅勤奋、扎实、深入地学习和钻研数学、物理等学科理论，更重视实践，并在实践中不断探索。她在向科学进军的崎岖道路上，不畏艰难险阻，奋勇当先。笔者愿意将这种精神称之为“林兰英精神”。
她不仅自己在学术上面有着重大贡献，在这40多年来，她还倾注心血，精心指导，培养出一大批半导体物理和材料的高水平的科研和教学人才，这些人才也都为我国的光伏半导体产业都作出了较大贡献。
中国光伏产业的发展前景广阔，中国制造的光伏产品远销世界各国，这是中国民族企业的崛起，未来将会有更多的林兰英投身于半导体材料建设当中去，林兰英精神也会继续传承下去！来源：NE-SALON新能荟；