2022-07-18

被美国印度眼红无比却在中国成功问世影响能源格局的发电玻璃

返回

发布时间:2022-07-18 10:00:39 来源:od电竞入口 作者:od电竞直播


  如今,随着中国的综合国力逐渐提高,很多在海外留学的科研工作者,都愿意放弃外国更高薪的待遇,回国发光发热。这不仅仅说明了中国经济水平有了翻天覆地的变化,也说明现在国人的爱国激情,也已经达到了历史的高峰。

  这次小编就向大家介绍一位归国建设的人才,潘锦功博士。他发明的发电玻璃甚至被当做可以威胁到美国未来国际能源地位的技术。

  Tips:潘锦功的碲化镉“发电玻璃”生产线具有完全自主的知识产权,所生产的“发电玻璃”单片面积为1.92平方米,且光电转化率达到17.8%,年可发电260-270度。

  美国能源公司为此愿意为他开出2000万美元的高价,好谋得他的发明专利使用权。而印度在得知了这个消息之后,甚至开出了一亿美元的天价,不过,面对诱惑,潘锦功却选择回国发展,并且在我国造出了面积最大的发电玻璃。潘锦功和他的发电玻璃到底是什么来头,为何让美国和印度如此眼红呢?

  目前,全世界最流行的光能发电组件,就是由硅晶体制成的太阳能发电板。它最大的优点就是材料易得,容易大规模生产。因为硅是地球上最常见的元素,我们平常见到的石头,化学成分主要就是二氧化硅。不过,太阳能电池板也有它的缺点和局限。比如说,它只有在阳光直射的情况下,光能的转化效率才能达到最大,所以在阴天等微光条件下,太阳能电池板的发电效率就要大打折扣。

  Tips:基于上述原因,太阳能发电板只适合安装在光照充足的地区集中发电。适用于弱光条件,可以服务于全球多数环境场合的光伏发电技术,就成为了新能源行业趋之若鹜的圣杯。

  在这个节骨眼上,科学家发现了稀土元素在光伏发电上的巨大前景,由此开发出了薄膜发电技术。顾名思义,这种光电板薄而轻柔,可以弯曲并嵌入任何载体之中。这其中效果最好的,是铜铟镓硒柔性薄膜太阳能电池组,它可以在弱光条件下发电,而且重量比硅晶发电轻了不少,是未来太阳能发电的风向标之一。

  不过,薄膜发电和普通玻璃的碰撞,则始于1982年的美国Kodak实验室。该实验室用化学沉积的方法,在碲化镉上铺上一层薄薄的硫化镉,制成了转化效率达到10%的薄膜太阳能电池。这是如今所有碲化镉发电板的原形。

  Tips:薄膜太阳能发电设备的应用是可将其加载到手机、iPad、背包、帐篷、衣服、特种装备上,或者太阳能汽车,可以在太阳下边行驶边充电,摆脱对充电桩的依赖。

  我国在上世纪80年代也展开过碲化镉发电的研究,内蒙古大学、北京太阳能研究所都进行过相关研究,不过可惜的是,研发出的薄膜太阳能板的发电效率却只有5.8%。于是,到了90年代中期,我国的碲化镉太阳能板的研发处于停滞状态。其实在这时,美国研发出的碲化镉发电板的效率,也完全无法和硅晶发电板抗衡。这一僵局,直到潘锦功博士的出现,才被打破。

  1996年,潘锦功远赴美国新泽西州理工大学留学深造,之后在这里创办了碲化镉薄膜太阳能研究中心。和先前Kodak实验室利用化学沉积法研制的思路不同,潘锦功开创性得使用物理喷涂的方式,将碲化镉和硫化镉喷涂在玻璃上,制成了透光度良好的发电玻璃。

  Tips:碲化镉是一种无机化合物,化学式为CdTe,是一种重要的Ⅱ—Ⅵ族化合物半导体材料。

  该项目在2010年1月宣告成功,喷涂在玻璃上的碲化镉薄膜只有4微米厚,相当于头发丝的十分之一。只要将这种玻璃和另一块结合做成夹心结构,就可以得到一块看起来普通,实则可以发电的玻璃了。它的光能转化率达到了17%,和传统的硅晶电池板相当,但在弱光环境中依旧有良好的发电性能。所以,这种玻璃适合装在城市建筑的任何一个角落。

  Tips:玻璃幕墙reflectionglasscurtainwall,是指由支承结构体系可相对主体结构有一定位移能力、不分担主体结构所受作用的建筑外围护结构或装饰结构。

  据统计,只要把中国建筑上十分之一的玻璃幕墙换成这种玻璃,每年的发电量就相当于三座三峡水电站的发电量。

  潘锦功研发出的发电玻璃一经公布,就在光电行业引发轰动,众多投资者慕名前来,想要买下专利技术的开发使用权。其中待遇最好的是美国的能源公司,他们希望以2000万美元的高价收购潘锦功的技术,并且高薪聘请他继续发电玻璃的相关研究。不过,面对这些高新诱惑,潘锦功早已有了自己的打算。

  早在2009年,潘锦功在机缘巧合下受邀,来到成都新能源展会上,就碲化镉发电技术向国内学者做科研报告。当时国内对碲化镉的研究还处于艰难的破冰阶段,潘锦功演讲结束后立刻被学者围个水泄不通。感受到国内市场的巨大潜力,这时的他就已经决定,要回国继续研发发电玻璃。

  Tips:新能源,是指传统能源之外的各种能源形式。指刚开始开发利用或正在积极研究、有待推广的能源,如太阳能、地热能、风能、海洋能、生物质能和核聚变能等。

  于是,2011年,潘锦功回国创业,并成立了自己的公司。不过,他在中国的创业之路走得并不顺畅。因为在国内,新能源产业的发展相对落后,所以想要继续研发发电玻璃,投入的成本比国外要大得多。于是,潘锦功只能选择融资发展。不过,面对这项新技术,国内的投资机构有些畏手畏脚,因为在他们看来,发电玻璃的前景并不乐观。为什么会这样呢?

  国内不看好发电玻璃,自然有一定的道理。我们不妨从它的优缺点上对比来看。首先来说优点,它的制造成本,相比于太阳能电池板来说更低,因为碲化镉结构简单,所以生产速度要比硅晶电池快上不少。其次就是弱光发电率高,无论是在清晨、傍晚还是阴天,它都可以高效发电,比传统的太阳能电池板有更长的发电时间。

  Tips:环保,全称环境保护,是指人类为解决现实的或潜在的环境问题,协调人类与环境的关系,保障经济、社会的持续发展而采取的各种行动的总称。

  其次就是环保问题。虽然一开始有人质疑这种玻璃游客可能造成环境污染,但是如今的实验已经验证了它的安全性。虽然镉元素有剧毒,但是碲化镉的化学性质比较稳定,不会轻易分解。而且在耐火测试下,哪怕温度达到1100度,融化的玻璃也能把碲化镉夹在中间,泄漏率只有0.04%。相比于其他太阳能电池板的环境污染,它反而是最低的那一个。而且这种玻璃的使用年限可以达到30年,只要建立好相应的回收机制,它就不会对环境产生负担。

  Tips:碲是一种比较珍稀的稀有金属,目前在地球上已经的探明的碲矿只有14.9万吨,而中国只有2.2万吨的储量。

  这么来看,发电玻璃的好处实在太多了,而让投资者望而却步的原因只有一个,那就是碲的储藏量实在太小了。再加上碲的应用范围非常多,从石油裂解催化,到耐腐蚀合金材料的应用,以及其他半导体行业,留给碲化镉玻璃的碲元素真的不多。如果说在这方面被卡脖子,那么以后碲化镉玻璃的大范围普及,就是一句空谈。

  不过,相比于逐利的金融公司,国家更重视这个项目的科研价值。于是,为了支持潘锦功的研究,四川省经信委先后向潘锦功拨款2460多万元,成都双流区也对项目经行了2000多万元的专项扶持,四川省科技厅也向他拨款400多万元的项目扶持。

  Tips:2018年初,中国第一块、世界单体面积最大的碲化镉“发电玻璃”在成都成功下线。这意味着我国掌握了领先于全球的大面积碲化镉弱光“发电玻璃”自主核心技术,打破了国外巨头的垄断。

  而到了2015年,潘锦功的碲化镉玻璃项目被国家纳入高科技项目行列,中央财政专门拨款1.59亿元用于产品研发。正是在国家的大力扶持下,潘锦功团队的年产100兆瓦碲化镉发电玻璃生产线年,潘锦功团队制造出了全世界面积最大的发电玻璃,达到了1.92平方米,而国际上最大的碲化镉玻璃,面积只有0.72平方米。

  经过技术革新,如今的发电玻璃在制造方法上更加成熟,直接采用高温高压的方式,让气化的碲化镉在玻璃上自行结晶。如此,生产一块长1.6米,宽1.2米的玻璃,只需要55秒的时间。而且,潘锦功的发电玻璃,光电转化效率也提高到了17.8%。如此一来,这样一块玻璃一年可以发出260—270度电,一个家庭只需要装上三块玻璃,就可以满足一年的用电量。

  Tips:上海环球金融中心是位于中国上海陆家嘴的一栋摩天大楼,2008年8月29日竣工。是中国目前第二高楼、世界第三高楼、世界最高的平顶式大楼,楼高492米。

  如果让上海环球金融中心的12万平方米的玻璃幕墙,全部换上发电玻璃,那么不但大楼自身可以达到自给自足,还能给周边的建筑物供电。要知道,如今世界上的各种建筑物,光照明生活使用的电量,就占到了全球发电量的40%,如果说它们全都换上了发电玻璃,那么火电站是不是真的要从历史长河中消失了呢?

  面对如此大的前景,潘锦功的发电玻璃已经成为全球市场中的抢手货。美国福特公司已经签下订单,用来改造自家159个厂房的屋顶和墙壁用料,而在我国的一些大型项目中,也可以见到发电玻璃的影子,比如成都双流国际机场、成都川开电气、张家口市民中心、上海松江机器人工业园大楼等建筑,都有发电玻璃的应用。

  Tips:2021年6月27日,成都天府国际机场正式启用,这是国家“十三五”期间规划建设的最大民用运输枢纽机场。成都成为继北京、上海后内地第三座拥有两个国际机场的城市。

  如今潘锦功的生产线接到的订单,已经排满了整整一年,中国制造又一次成为了世界眼中的香饽饽。那么,潘锦功的发电玻璃,还有多久可以应用在普通人家呢?

  发电玻璃的应用场景实在太多,除了当做建材替换建筑物上的玻璃之外,它在未来极有可能涉及到生活的方方面面。比如说把它应用到手机的屏幕上,就能大大提高手机的续航时间,平时正常使用手机,它就在自己充电。哪怕是在办公室环境下,只需要放在桌子上,它就可以自己充电。这样一来,说不定手机未来都不需要专门充电,像以前那样正常使用,就可以保证用电需要了。

  Tips:无线充电技术源于无线电能传输技术,可分为小功率无线充电和大功率无线充电两种方式。小功率无线充电常采用电磁感应式,如对手机充电的Qi方式。

  同样有广阔前景的还有新能源汽车,如果把汽车上的玻璃换成充电玻璃,那么也许以后,用新能源车就再也不需要那烦人的充电桩了。除此之外,它还可以应用在军事、航空等多个行业之中,但凡是需要电的地方,都有发电玻璃施展拳脚的空间。

  不过,现在要问它何时才能普及,还是一个未知数。原因小编前面就已经提到过,碲元素的稀缺,依旧是限制它大范围普及的难点。这样看来,铜铟镓硒柔性薄膜太阳能薄膜,可能会先于发电玻璃,被普及在我们的生活之中。这种材料可以嵌入任何平面,包括大楼外墙,甚至是衣服面料,都可以拿来发电。

  Tips:在亚洲最大的高铁站雄安站上建设了一个光伏电站。每年可提供580万度清洁电力,超过整个车站电力使用的20%,每年可减少二氧化碳排放4500吨,真正实现亚洲最大的绿色铁路站。

  所以,在未来,用电可能非常方便,人人都是移动的充电宝。而我国在这方面的投入比例也越来越大,相信在不久的将来,更多的光伏发电产品会替代传统的硅晶发电,进入寻常人家。我们的未来,大有可期。返回搜狐,查看更多


TAG标签耗时:0.0024280548095703 秒