绝缘体

在中国成功问世的发电玻璃究竟什么来头

发布时间:2023/6/2 14:20:02   
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在日常生活中,大家见过磨砂玻璃、钢化玻璃、压花玻璃,甚至是防弹玻璃等等,那么大家有没有见过会发电的玻璃呢?听到发电两个字,很多人都会觉得不可思议,能够发电的玻璃,它的电从哪来的?该怎么使用呢?装在窗户上安全吗?

什么叫做“发电玻璃”

“发电玻璃”的学术专业名词叫做碲化镉薄膜太阳能电池,不搞学术的朋友可能看了全称更迷惑,碲是什么?镉是什么?碲化镉又是什么?然而有一些人在看到发电玻璃背后巨大的能源优势之后,直接称之为“挂在墙上的大油田”。

在了解发电玻璃之前,我们先来了解一下它的创始人潘锦功。年,潘锦功前往美国新泽西理工大学攻读博士学位,在读期间,潘锦功积极开拓未知领域,一手创建了碲化镉薄膜太阳能高新技术研究中心,在研究中心里,他带领团队成员刻苦钻研,一步步摸索出了核心技术。

对于这项技术,美国国会认为它将直接关系到美国未来国家能源安全技术,曾扬言不让潘锦功回国,似乎要再现钱学森当时的被美国扣押事件,然而如今我国的国力已经今非昔比,美国也只能过过嘴瘾了。

威逼不成,美国开始利诱,一家美国能源公司开出两千万美元的诱惑条件,来换取潘锦功研发项目的专利使用权,印度得知后,更是以一亿美元的天价来和潘锦功做交易。面对这些赤裸裸的金钱诱惑,潘锦功不为所动,励志要改变中国的传统建材行业,创造一个崭新的高科技水平产业。

回国之后,潘锦功选择在成都开始创业,7年的创业时间里,潘锦功数次跌入谷底,光伏产业大浪淘沙,金融机构无情拒绝,研发资金链断裂,核心团队成员出走,创业的苦他全都吃了一遍。

有句话说自己选的路,哭着也要走完。潘锦功没有哭,失败了一次那就再来一次,如果现在身处谷底,那么往后再走的每一步都是向上的路。终于,潘锦功等到了一个风口,在国家大力支持创新创业的政策推动下,年,潘锦功终于造出了全世界最大单体面积的“发电玻璃”,面积1.92平方米,重量30公斤,年发电量在—度,比美国研发的面积要大3倍,并且完全享有自主知识产权!

“发电玻璃”其实并不神秘,它是在普通玻璃的基础上优化升级而来的,在两块普通玻璃之间,均匀涂抹一层4微米厚的碲化镉光电薄膜,再使用耐热耐寒的透明PVP玻璃夹层膜进行封装,这样一来,一块原本属于绝缘体的普通玻璃就摇身一变,成了既能导电又能发电的半导体材料。

“发电玻璃”主要吸收太阳光中的可见光进行转化,因此太阳光光照强度越大,照射角度越垂直,“发电玻璃”吸收的能量就越多,发电量就越大。

“发电玻璃”的研发有哪些难度

在潘锦功创业之初,许多人对“发电玻璃”的研发并不看好。全世界最流行的太阳能发电板,它的原材料是硅晶体,硅虽然很少以单质的形态出现在大自然里,但是它的化合物多啊,我们看到的石头、沙子、灰尘里都有,又便宜又易得,很适合工业化的大规模生产。

尽管硅晶体制成的太阳能电池板也有它的缺点,比如遇到阴天,电池板的发电效率会骤降,但是这些问题跟“发电玻璃”面临的问题比起来可小多了。

当时,科研学者们也发现了稀土元素在光伏发电上的广阔前景,薄膜发电技术应运而生,采用这种技术开发的光电板,轻薄柔软,可以轻松地镶嵌在任何载体之中。在众多薄膜发电研究中,铜铟镓硒柔性薄膜太阳能电池组发电效果是最好的,不仅可以在弱光环境下发电,重量也比硅晶体发电板要轻。

得益于薄膜发电技术的问世,“发电玻璃”的研究也开始进行。年,美国Kodak实验室利用化学沉积方法,成功将一层薄薄的硫化镉铺在了碲化镉上面,制成的薄膜太阳能电池板转化效率达到10%,这就是如今碲化镉发电板的原形。

我国的内蒙古大学和北京太阳能研究所也进行过碲化镉太阳能发电板研究,可惜最后做出的发电板转化效率只有5.8%,因此国内对于碲化镉太阳能板发电的研究一度处于停滞状态,许多人纷纷对其失去了信心。

不过值得庆幸的是,虽然投资商都不看好潘锦功的研发,认为在这项技术上投钱只会打水漂,国家对此却具有高瞻远瞩的见识,很看重这个科研项目的价值。四川省经信委先后拨款多万给潘锦功,用于对他科研项目的支持,成都双流区也给予了多万元的技术扶持,四川省科技厅在得知消息后,同样给潘锦功项目扶持基金多万元。

在四川省的大力扶持之下,潘锦功的“发电玻璃”研发取得了不少喜人的成果,在年,这项技术又被国家纳入高科技项目行列,中央财政拨款1.59亿人民币用于“发电玻璃”技术的研发。

有了国家的扶持,潘锦功团队终于可以心无旁骛潜心钻研技术,先是把年产正式开工了年产兆瓦碲化镉发电玻璃的生产线,又在年成功研发出一块面积达1.92平方米的“发电玻璃”,这是世界上“发电玻璃”面积最大的一块,面积第二大的仅有0.72平方米,而且在潘锦功的技术革新下,制造这样一块大面积的“发电玻璃”仅用55秒!

但是,新的问题又出现了,作为“发电玻璃”必不可少的原材料稀有元素碲储备量并不多,美国储备的碲有2.5吨,中国储备的碲有2.2吨,全世界的储备量也仅仅只有14.9吨。

而且碲的应用范围非常广泛,不仅其他半导体行业需要,如裂解催化石油或者耐腐蚀合金材料的制造等行业也需要。

而“发电玻璃”的另一大原材料镉是重金属物质,具有毒性,倘若投入使用“发电玻璃”,会不会有未处理干净的镉对人类健康和环境产生危害。

可以说,“发电玻璃”还有很长的研发之路要走,科研人员们还要继续在碲化镉太阳能板领域深耕。

“发电玻璃”的巨大应用前景

尽管目前“发电玻璃”想要投入使用还有一些问题需要解决,但是“发电玻璃”已经展现出了广阔的应用前景。

首先是它的弱光发电率高,无论是在阴天还是傍晚,“发电玻璃”都可以高效率的实现转化,比传统的太阳能电池板发电时间更长。另一方面,因为碲化镉的结构相对简单,制造时间比硅晶电池短,工业成本更低。

还有就是大家都十分注重的环保问题,首先“发电玻璃”的使用年限可以长达30年,建立良好的回收利用机制,不仅不会对环境产生负担,还能有效节约能源。研究人员做过耐火测试,在1度的极高温条件下,融化的玻璃会把碲化镉紧紧夹在中间,泄漏率只有0.04%,与其他太阳能板比起来污染反而是最低的一个。

至于重金属元素镉有毒一事,目前的研究结果表明,碲化镉性质非常稳定,不会轻易分解,对此大家不用太过担心。

潘锦功制造出的一块“发光玻璃”,每年的发电量约为度,一个普通家庭一年的用电量,只要两三块就可以满足,倘若在高楼大厦上安装“发电玻璃”,将会产生一个惊人的数据:一年的总发电量将会相当于3个三峡大坝的发电量!

碲化镉薄膜是全透明的材质,这意味着“发电玻璃”的应用范围十分广泛,不必局限在墙壁和屋顶上,门窗上也同样适用,倘若普通玻璃幕墙被“发电玻璃”取代,那么不仅光污染问题能得以解决,我们身边的建筑物也都会变身成小型发电站,日常用电更加便利。

因为“发电玻璃”易于携带,如果运用在军事中,可以直接在野外为军区通讯基站提供电力支持。除此之外,“发电玻璃”还有很强的承重能力,利用这种特性,我们可以把它运用在道路建设上,把道路变成充电站,现在电动汽车的研发技术也在不断革新,未来也将会成为汽车领域的一大趋势,届时两者相得益彰,生活将会更加便利。

小编结语

“发电玻璃”虽然还没进入我们的日常生活中,但其实在我国的一些建筑工程已经用到它们了,比如成都的双流国际机场和川开电气,上海机器人工业园大楼等建筑里都有“发电玻璃”的身影。

在国际上,“发电玻璃”也引起了各国的广泛

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