你相信吗?玻璃也能发电了!一块1.92平米的玻璃,一年至少可以发电310度,随着技术进步,发电量还在不断提升,有了这样的发电玻璃,千家万户岂不是都能实现用电自由了!


这就是我国研制出的发电玻璃,它的神奇之处在于,并不完全依靠太阳能发电,只要有光,无论是太阳光、月亮光,或是灯光,它就能发电,“有光就有电”是它最大的特点。


发电玻璃是怎样诞生的?它的原理是什么?未来的应用前景又如何呢?

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险些夭折的项目


说起发电玻璃,就必须要提到一个人,这就是潘锦功博士,他毕业于位于四川成都的电子科技大学,1996年时,已经工作的他得到了一个出国留学的机会,当即赶赴美国新泽西理工大学,攻读电子电气专业硕士和博士学位。


当时的中国,在高科技领域和美国的差距非常明显,海外留学成为很多人实现自己抱负的捷径,特别对于投身于科学研究的人来说,美国的学术氛围和技术水平,为他们的快速成长提供了便利条件。


潘锦功在美国求学期间,很快就迷上了一项新技术,这就是碲化镉薄膜太阳能技术,简单说,该技术利用碲化镉这种光电转化效率很高的材料,将光能转化为电能,得到绿色清洁的能源。

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最直接有效的办法,是在玻璃上添加碲化镉涂层,几乎所有的建筑都要用到玻璃,而建筑物上的玻璃会接触到大量光源,这就使玻璃发电成为可能。


理论上没问题,但在实践中并不容易实现,当时美国的学术圈对这项技术并不看好,如果无法提高光电转化率,这样的产品就不具备实际应用价值,美国相关的科研人员,所得到的转化率很低,商业化生产没有可行性。


但潘锦功并没有放弃,而是铁了心和这项技术死磕,花了整整十年时间,将光电转化率提升到14%,这一成果吸引了美国科学界、能源界的广泛关注,新泽西理工大学也开始重视起来,并拨款建立了研究中心,任命潘锦功为常务副主任。

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2006年,潘锦功将发电玻璃安装到一个美国的小村庄中,满足了12户家庭的用电需求,这项实验让潘锦功声名鹊起,美国的很多企业开始主动找他寻求合作。


随后几年,潘锦功再接再厉,发电玻璃开始应用到美国的养殖业和医疗业,农场上的发电玻璃使生产成本大大降低。


美国国会官员甚至宣称,这项技术关系到美国未来的能源安全,不得外泄,又为潘锦功提供了高额的年薪以及开展科研的实验室,但潘锦功拒绝将技术转让给美国方面。

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这中间,还有印度的企业也想获得该项技术,直接出价一个亿,潘锦功同样予以回绝,他想将这项技术带回中国。


2011年,四川省引进海外人才的“千人计划”开始实施,潘锦功下定决心要回国,但却遭到美国方面的一再阻挠,甚至限制他的人身自由,在我国大使馆的据理力争以及协调之下,才终于摆脱美国的纠缠,回到祖国的怀抱。


这样的经历,很容易让人想起当年的钱学森,同样是在外部势力的百般阻挠下,放弃了优渥的薪金待遇以及生活条件,毅然回国。


但是,等待潘锦功的道路注定不会一帆风顺。

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回国创业,再陷困境


经过反复考察论证,潘锦功在成都成立了公司,专业生产发电玻璃,但当时这个产品实在太过超前,根本没有经过市场检验,众多投资公司对未来的前景持观望态度,潘锦功的资金链很快就紧张起来。


恰在此时,公司团队的高管竟然卷走了上千万资金,潘锦功又遭遇了银行抽贷、因矿山开发叫停项目、公司账户被查封等一系列困难,整个公司风雨飘摇,似乎随时都有可能倒闭。


那段时间,潘锦功连出租车都不舍得坐,宁肯挤公交,也要省下维持公司运转的钱,或许发电玻璃还需要市场的认可,但他坚信这是未来能源发展的方向。

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他的努力不会白费,国家和地方政府对发电玻璃保持着浓厚的兴趣,直接向他提供了1.45亿的拨款,彻底解决了前期项目研发的资金问题,潘锦功和他的团队终于开始走上正轨。


经过科研攻关,2018年,我国首条大面积发电玻璃生产线在成都投产,这也是世界首条100兆瓦大面积碲化镉发电玻璃生产线。


2020年,我国明确提出“双碳目标”,计划于2030年实现“碳达峰”,2060年实现“碳中和”,在这一目标的带动下,新能源产业呈现出高速发展的态势,潘锦功和他的发电玻璃,迎来了全新的发展阶段。

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如今,发电玻璃的光电转化率已经提升到16%以上,实验室测试结果已经超过20%,成都工厂的年产量可以达到40万片,约合80万平米,仅2024年1至5月份,收到的订单同比增长了40%。


从2011年回国到现在,潘锦功十余年的坚守终于开花结果,发电玻璃越来越多的得到实际应用,在不断提升发电效率的基础上,与建筑业紧密结合,兼顾作为建材的特性,在机械强度、采光、保温性、防噪音等性能方面,实现了长足进步。

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从第一代不透光的发电玻璃,到第二代的彩色玻璃,再到定制图案,可直接用于建筑外墙的大理石系列玻璃,如今,第五代完全透明的发电玻璃已经投产,这种既是优质建材,又是发电装置的新产品得到市场越来越多的青睐。


在第24届冬奥会上,发电玻璃大显身手,建设了“奥运走廊”和“奥运示范项目”,这些项目展现了我国在绿色建筑领域的创新能力,还为新能源产业的发展提供了有力支持。


“在墙上建一座三峡水电站”,这是潘锦功和他的团队共同的梦想,而今,这一梦想正在逐渐成为现实。

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发电玻璃的前景


发电玻璃所使用的核心材料就是碲,利用化学反应得到碲化镉,再将碲化镉制成薄膜覆盖到玻璃上,当光源照射到薄膜层后,薄膜层中会产生电子运动,从而实现发电。


碲化镉的性质很稳定,跟传统的煤、油等发电方式比起来,更加安全,同时,碲化镉具有良好的光能吸收性能,在微光或者低温环境中,也可以保持稳定良好的发电状态。


但碲是一种稀有元素,全球已探明的储量也只有14万吨,起初的确有人担心,如果原材料供应不足该怎么办?

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实际上,只要人类还在炼铜,就会不断得到碲,这是因为碲就是从铜矿的矿渣中提取出来的,以前这些矿渣都当成垃圾处理,如今有了发电玻璃,铜矿矿渣反而有了新的价值。


发电玻璃对碲的需求量并不高,1GW的碲化镉薄膜光伏组件,仅需40吨碲就够了,就算全球需要每年有50GW的产量,碲的使用量也就2000吨。


发电玻璃一旦自然报废,还可以再次回收,从这些“废品”中把碲再次提取出来,回收率可以达到90%。

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经过这样的操作,发电玻璃的成本就会下降,也就拥有了更强的市场竞争能力,越来越多的建筑项目开始对此产生兴趣,发电玻璃走进千家万户并非不可能。


除了家庭用电,发电玻璃被广泛应用于工业厂房、商业大楼、市政工程等领域,目前,在上海、四川、河北等地区,发电玻璃已经取得了显著的经济和环境效益。


同时,发电玻璃正在积极参与国际新能源市场的竞争,但是想要“出海”并非易事,由于发电玻璃仍是一个新鲜事物,全球缺乏统一标准,如果每个国家都有自己的标准,那对于生产企业来说,就很难打开国外市场。

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2024年6月,国际标准化组织建筑用玻璃技术委员会年会在四川成都召开,来自中国、美国、日本、德国、澳大利亚等多个国家的行业专家,共同探讨了建筑用玻璃技术的最新发展方向和未来趋势。


会议上,制定一套国际通行的光伏建筑一体化标准成为与会各方的共识,我国正是因为在发电玻璃领域取得了技术上的领先地位,才会拥有更多的话语权。


中国的技术创新,必然会带动中国声音的影响力,从规则的遵从者到规则的制定者,我们肯定还有很长的路要走,但只有具备了绝对的实力,才能够真正确立自己的地位。

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参考资料:


科技日报:《结构简单又低碳,这里的玻璃会发电》


封面新闻:《一片玻璃一年发电310度 “成都造”发电玻璃推动全球标准制定|AI向新力》


四川工人日报:《8年攻克西方垄断技术,他把普通玻璃变成发电玻璃》