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你是否还在为电费苦恼,想着在家就能发电,从此告别电表?
一种会发电的玻璃,或许能实现你的愿望,这种玻璃跟普通玻璃一样透明,不会对采光产生影响。
不过,这看似普通的玻璃,一年能发电310度,让你实现用电自由。当然,研究在向前推进,发电量未来还会持续增加。
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如今,这项只有中国突破的技术,其它国家眼红不已。
这种玻璃究竟是如何实现发电,又如何一步步超越其它国家的呢?
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发电材料
发电玻璃,其实原理十分简单,在一块玻璃上镀上一层碲化镉,让绝缘的玻璃变成导体。
碲化镉你可能没听过,但碲化镉太阳能电池你一定见过,这种电池是将碲化镉薄膜覆盖在电池板上,将太阳能转化为电能。
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所以,从严格意义上讲,发电玻璃就是一种新的碲化镉太阳能电池,发电原理也跟碲化镉太阳能电池一样,实现太阳能与电能的转化。
发电方式千千万,将太阳能转化为电能的就有很多种材料,为何会选用碲化镉呢?
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美国布鲁克文国家实验室的科学家经过研究得出答案,碲化镉稳定,跟煤、油、天然气等发电方式比起来,比较安全。
另外,碲化镉光能吸收系数高,这一点,在清晨和傍晚的表现最为明显,在这种微光环境中,传统的晶硅电池发电量大大降低,碲化镉电池仍能保持状态。
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晶体硅太阳能电池
碲化镉原本的模样,是一些黑色的晶体或粉末,通过掺入不同杂质加工后,广泛运用于医用核辐射探测器、红外探测器、红外透镜等各种设备中。
能在这些领域得到重用,都依靠着它本身的稳定性好,以及光能吸收系数高的特性。
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碲化镉
另外,碲化镉用在太阳能电池上时,所产生的光谱响应与太阳能光谱分布最匹配,因此发电能力远超其它材料。
目前生产出来的碲化镉玻璃,光电转化率能达到16%以上,一块1.92平方米的玻璃,一年的发电量就有310度。
这不是极限,一项最新的技术,能让光电转化率达到17%以上,也就是说,在未来这种玻璃的发电量会越来越大。
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有人可能怀疑,这种涂上碲化镉的材料影响会采光,其实第一代的碲化镉玻璃,确实能挡住光线,因为它是不透明的。
到第二代,这种玻璃变成了彩色,对光线还是有一定阻挡。第三代可以进行图案定制。
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到了第四代,这种玻璃可以直接安装在外墙上,不再只是好看的装饰品。
到第五代,这种玻璃实现了透光发电,看起来已经和普通的玻璃没两样,不再影响室内采光。
这种玻璃的设计使用寿命为30年,随着研发的推进,实用性也会不断提高。
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美国力争的技术
这项被我国牢牢掌握的技术,发展可谓一波三折,当年险些落入美国手里,幸亏发明者潘锦功毅然回国。
潘锦功原本只是一个普通的留学生,在上世纪九十年代,他本科毕业,选择到美国新泽西州大学进修。
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在这所大学里,潘锦功选择起步晚,人数少的薄膜电池作为研究课题。
这个原本不被看好的项目,却在他十年如一日的不懈钻研下,成功将光电转化率提高到了14%,引起了行业内部轰动。
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美国相关公司看到了他的研究成果,纷纷重金求购这项技术,试图垄断在自己手里。
潘伟功虽不忍自己的研究成果落入他人手,但毕竟研发经费欠缺,设备老旧,研发团队生活环境恶劣,不得不向金钱低头。
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潘锦功的才能在美国得到很大发挥,他成为美国新泽西理工大学碲化镉薄膜太阳能研究中心的创办者之一,担任常务副主任。
他带领团队取得的许多成就,给美国养殖业和医疗业带来大变革,处处农场装上碲化镉太阳能电池,生产成本大大降低。
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美国许多光伏企业嗅到商机,都在拼命争抢这个香饽饽。
尽管在外国有着丰厚的待遇,但潘锦功始终想着回国发展,一直在寻找着机会。
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2009年,他到四川成都参加一场新能源展会,许多参会者来找他咨询,在谈话中,潘伟功了解到我国碲化镉太阳能领域的空白,知道这是一个很好的发展机会。
2011年,四川省用于引入海外人才的“千人计划”开始实施,潘伟功作为其中的专家,毅然放弃美国优渥生活,来到成都双流,开始了发电玻璃的研发项目。
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回国发展并没有想象的顺利,因为很少人听说过这个项目,许多投资公司都处于观望状态,不愿出资。
这也使得研发资金短缺,项目一再停滞不前。
好在发电玻璃项目得到国家和地方政府的重视,一口气拨款1.45亿,给了发电玻璃项目足够的启动资金,最终成功落户成都双流区。
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发电玻璃的未来
对于一个新鲜的事物,发展的过程总是坎坷的,因为人们不了解它,不知道它的未来怎样。
所以很多人看不到发电玻璃的希望,在2014年纷纷离职。
人员离职,研发资金短缺,这些成了项目推进的绊脚石。
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就在发电玻璃研究陷入低谷时,2021年“3060双碳目标”出台,带来了新的转机。
“3060双碳目标”,说的是二氧化碳排放在2030年达到峰值,在2060年实现碳中和。
作为的新能源发电的发电玻璃,完美与这种绿色发展策略相契合。在政策的扶持下,发电玻璃很快走上了正轨。
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如今,双流工厂一年产量达40万片,产量高,市场也大,今年前5个月,相关订单同比增长了40%,增长趋势已保持多年。
在未来,发电玻璃的市场需求量会越来越大,这也带来一个问题,制作碲化镉的“碲”,可是一种稀有元素,全球已探明的储量也只有14万吨,用完了怎么办?
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不必担心,碲是从铜矿的矿渣中提取出来的,也就是说,只要还在炼铜,就有碲。
在发电玻璃没诞生之前,碲的使用少之又少,大量的矿渣都是花钱处理掉,如今发电玻璃上线,给这些矿渣带来新的价值,反而用循环发展,节省更多资金。
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另外,发电玻璃用到的碲也是很少的,1GW的碲化隔膜光伏组件,也就用到40吨碲。即便每年全球保证50GW的产量,也就2000吨碲,地球上储存的碲能用70年。
这只是硬性的消耗量,事实上,在发电玻璃达到报废标准时,会对其进行回收,碲的回收率达90%,重复使用消耗量不大,所以地球上的碲不止是用70年。
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如今地球上的能源日益枯竭,每天东升西落的阳光,就是最大的宝藏,它的炙热亘古不变,科技让我们享受一天的阳光,也享有一天的电量。
[1] 《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》封面新闻 2024-06-14
[2] 《科普基地--一文读懂什么是碲化镉发电玻璃(附常见问题解答)》云南省绿色能源行业协会 2022-05-31
[3] 《要在墙上造一个三峡电站》中国青年网 2017-05-08