有光就有电!
借助碲化镉这种半导体新材料
普通玻璃能够实现“自己发电”
而世界上第一块大面积碲化镉发电玻璃
由成都中建材光电材料有限公司研发生产
在不久前结束的北京冬奥会以及
正在进行中的北京冬残奥会上
碲化镉发电玻璃还携手“顶流”——
“冰墩墩”“雪容融”
化身为会发电的绿色路标
成为赛场上的一道靓丽“风景线”
今日“科技一线”,我们来到成都中建材光电材料有限公司(以下简称“成都中建材”),探访这张神奇的发电玻璃和它背后的故事。
神奇玻璃会发电
绿色冬奥背后的成都硬核科技支撑
走进位于双流区西航港街道空港二路的成都中建材厂区,首先映入眼帘的是两张高1.6米、宽1.2米的发电玻璃。这两张玻璃上,一张印着冰墩墩,另一张印着雪容融。
这是成都中建材为北京冬奥会特别设计的彩釉款碲化镉发电玻璃指引路牌。在冬奥村,在国家跳台滑雪中心……这套以“冰墩墩”“雪容融”为主题打造的能源系统,为冬奥村、赛场景观照明和指挥通道提供着绿色电能。
“这两张发电玻璃相当于是一个大的电池,通过白天光电转化产生电能并储存到旁边的蓄电池中,到了晚上可以提供照明需求。”成都中建材光电材料有限公司总经理潘锦功介绍了这两张玻璃的独特优势。
潘锦功说,这是公司最新研发的彩釉款碲化镉发电玻璃,既能作为场景装饰指示牌,也能提供绿色电能。而这款新产品最大的特点在于,它可以在低温情况下不断发电,冬奥会上,以超其他技术8.8%的发电量,为冬奥场馆提供了电力支持。
据了解,从2019年开始,成都中建材的碲化镉发电玻璃就已经在冬奥配套项目上进行应用,先后建设了张家口赤城县大型山地修复电站项目、张家口帝达世博广场改造项目和冬奥赛区发电玻璃低碳绿色路标项目。
“赤城大型山地修复电站为冬奥会张家口赛区提供绿色清洁能源,装机容量为12兆瓦,是目前亚洲最大的碲化镉发电玻璃地面电站;帝达世博广场为冬奥城市张家口的形象工程、地标建筑,碲化镉发电玻璃改造的建筑外墙,能够为建筑提供能源供给。”潘锦功娓娓道来。
神奇的碲化镉发电玻璃背后究竟有什么“黑科技”呢?
“如果没有材料,玻璃永远是玻璃。”潘锦功说,发电玻璃是在普通玻璃上沉积了一组以碲化镉为主的光电功能材料薄膜,当太阳光照射到这组薄膜层后,会在这组光电材料薄膜层中产生电子运动,从而完成发电,真正实现了有光就有电。
相比其他技术,该技术碳排放量更低、发电量更多,并且可在数小时内生产出完整的组件,进行大规模生产。
勇闯创新“无人区”
实现从实验室到产业化“关键一跃”
碲化镉发电玻璃的研发及产业化,是一个从无到有的过程,这背后离不开潘锦功及其团队勇闯创新“无人区”的不懈努力。
2010年,潘锦功学成回国,带着自己的团队和技术扎根成都,进行光电新材料研发攻关。
“材料革命是工业革命的基础之一。碲化镉是一种由碲和镉构成的Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体材料,四川碲金属资源丰富,但过去从没有真正进入到工业技术领域。”潘锦功直言,从无到有的创新过程并不容易。
在最艰难的时候,成都中建材由初创期的三百余人缩减到仅剩二十几人。
不忘初心,潘锦功咬牙坚持下来了。在中国工程院院士彭寿的支持下,潘锦功带领团队,终于在2017年成功生产出世界第一块大面积(1.92m²)碲化镉发电玻璃,使我国成为首个自主拥有大面积碲化镉发电玻璃的国家。
“我们在基础研究、应用技术研究和行业核心技术等方面取得了多项重大突破与创新。一是生产出拥有自己理论基础的产品,二是成功跨越了创新‘死亡谷’,实现了从实验室到产业化的跨越。”潘锦功自豪地说道。
事实上,碲化镉发电玻璃发电量高且反射率低、没有光污染,在大型太阳能地面电站,大型工商业屋顶,在医院、学校等公共建筑……碲化镉发电玻璃应用场景非常广泛,可以完全替代传统建筑材料应用于各种建筑物上,省去部分高能耗的传统建材,还能利用太阳能进行发电,为建筑提供清洁能源。
目前,成都中建材碲化镉发电玻璃已成功应用到成都双流国际机场、成都川开电气、张家口市民中心、山西省委省政府大楼、成都智慧中心、攀枝花石墨碳工业园、九寨沟黄龙高原机场等项目中。
创新无止境,成都中建材还在不断取得突破——成都中建材的碲化镉发电玻璃已迭代到第五代产品,实验室的转化效率已经达到20.24%,生产线转化效率达到16.18%,达到国内一流、国际先进水平。
绿色低碳产业前景广阔
期待走进“寻常百姓家”
助力实现“碳达峰”“碳中和”,作为一种低碳环保的发电技术,碲化镉发电玻璃正迎来广阔的发展前景。
“相比其他技术,碲化镉发电玻璃技术碳排放量更低、发电量更多。同时,我们的材料都是从废渣废料里提取,真正实现变废为宝,把矿山留给子孙后代。”潘锦功说。
他还算了一笔“能源账”,一块碲化镉发电玻璃只需要20g材料,平均每年发电270度,能用至少50年,“5千瓦的装机容量的碲化镉发电玻璃,基本上可以满足一户家庭一年的能源需求,既能解决碳排放的问题,又可以额外通过自发自用、余电上网,给使用客户带来额外收益。”
“服务国家‘双碳’战略,是我们义不容辞的责任,我们也非常自豪能为此提供一个手段和工具。”潘锦功指着生产车间里各式各样的发电玻璃说道。
成都中建材还特别开发了彩色玻璃以满足更多个性化需求,同时,新材料的加入使玻璃的强度大大提高,90斤的铅球从高空砸下也不会破碎或影响发电,真正做到了安全、美观、绿色、实用,潘锦功说,“希望我们的玻璃既能给建筑师一种新的材料语言,来表达他们对建筑和自然的认识,也能让老百姓负担得起,享受科技带来的便利。”
眼下,作为公园城市首提地和国家批准的低碳试点城市之一,成都也正以碳达峰、碳中和目标为牵引,在布局低碳产业、开展降碳行动等方面先行先试,也为企业发展带来全新机遇。
就在今年6月,第31届世界大学生夏季运动会将在成都盛大开幕。
图据:见证龙泉驿(ID:lqyxuanchuan)
潘锦功介绍,成都中建材在本次大运会的筹办过程中,参加了大运会运动员下榻酒店的屋顶改造工程,采用绿色低碳、清洁环保的发电玻璃对酒店屋顶进行改造,为大运会运动员下榻酒店提供清洁电能。
从成都起步
走向全国
成都中建材
正期待着碲化镉发电玻璃这项新技术
走进更多“寻常百姓家”……
出品:成都科技融媒体中心
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