一塊發(fā)電玻璃，創(chuàng)國內(nèi)光電轉(zhuǎn)換效率新紀(jì)錄
——京津冀協(xié)同創(chuàng)新河北故事④
“1號步梯”“2號步梯”“特邀持票人員由此上樓”……
9月12日19時(shí),，邯鄲體育中心場館外,，30個(gè)引導(dǎo)燈箱準(zhǔn)時(shí)亮起，為參加河北省第十六屆運(yùn)動會田徑項(xiàng)目比賽的運(yùn)動員和現(xiàn)場觀眾提供清晰的路線指引,。
這些燈箱很“神奇”——外殼上找不到一條連接電源的線路,。
那它們靠啥發(fā)電呢？答案,，就是燈箱背面的黑色玻璃,。
這塊玻璃，其實(shí)是一塊碲化鎘薄膜太陽能電池,。它的結(jié)構(gòu)好比“三明治”,，在兩塊超白高透的玻璃之間，均勻沉積一層4微米厚的碲化鎘薄膜,，當(dāng)太陽光照射到薄膜層后,，薄膜層中會產(chǎn)生電子運(yùn)動，“變身”可發(fā)電的半導(dǎo)體,。
這些會發(fā)電的玻璃,，產(chǎn)自邯鄲中建材光電材料有限公司。
日前,，記者走進(jìn)邯鄲中建材生產(chǎn)車間,。清洗、鍍膜,、激光刻線……一臺臺機(jī)械手上下擺動,，自動化生產(chǎn)線滿負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)。
“訂單已經(jīng)排到了明年3月,，今年預(yù)計(jì)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)值2億元,。”該公司總經(jīng)理殷新建告訴記者。
這種發(fā)電玻璃,，為何如此走俏,？
“它們具有結(jié)構(gòu)安全、天然防火,、易于維護(hù)等優(yōu)勢,，在清晨、陰雨,、霧霾等弱光條件下也能穩(wěn)定發(fā)電,，被譽(yù)為掛在墻上的‘油田’。”殷新建介紹,，雖然碲化鎘發(fā)電潛力巨大,，但過去,，規(guī)模化制備大尺寸碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃技術(shù)一直被國外壟斷,。
中國建材集團(tuán)研發(fā)團(tuán)隊(duì)歷時(shí)多年研究,，攻克動態(tài)鍍膜工藝、成套裝備研發(fā)等一系列難題,，實(shí)現(xiàn)碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃“中國智造”。2017年,，開始在華北地區(qū)布局生產(chǎn)基地,。
“河北區(qū)位優(yōu)勢明顯，交通便利,，物流發(fā)達(dá),，玻璃產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)深厚，而且邯鄲正大力發(fā)展新材料產(chǎn)業(yè),，是理想的合作伙伴,。”殷新建說，雙方“牽手”之初,，就志在大尺寸,、高轉(zhuǎn)化率碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃的智能制造。
2017年12月,，邯鄲中建材光電材料有限公司成立,。2022年6月，碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃生產(chǎn)線正式投產(chǎn),。
“我們創(chuàng)新的腳步從未停下,，比如，這兩年我們一直在提升光電轉(zhuǎn)換效率上‘較勁’,。”該公司總經(jīng)理助理,、技術(shù)中心副主任吳一民透露。
光電轉(zhuǎn)換效率,，是衡量一塊玻璃“發(fā)電能力”的核心指標(biāo),。
實(shí)驗(yàn)室里，碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃光電轉(zhuǎn)換效率可達(dá)22.3%,，可到了生產(chǎn)線上,，1.92平方米的大尺寸發(fā)電玻璃光電轉(zhuǎn)換效率僅為14%。
“每向前提升0.1%,，都是披荊斬棘的過程,。”吳一民坦言。
襯底溫度,、腔內(nèi)流體氣氛,、沉積薄膜時(shí)的均勻性和穩(wěn)定性……邯鄲中建材組建起工程師攻堅(jiān)團(tuán)隊(duì)，反復(fù)調(diào)整參數(shù)設(shè)置，僅鍍膜這一個(gè)環(huán)節(jié),，就進(jìn)行了上百次試驗(yàn),。
提高發(fā)電功率，激光刻線也是關(guān)鍵一步,。
“每塊玻璃的前電極層,、發(fā)電層、背電極層要經(jīng)過3次激光刻線,，刻線要平行度高,，邊緣平滑無毛刺，同時(shí),，必須防止光斑重疊,，對操作要求極高。”吳一民說,。
試驗(yàn),、總結(jié)，再試驗(yàn),、再總結(jié)……
今年5月,，邯鄲中建材傳來好消息：新一代高效率碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃下線，經(jīng)國際權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證,，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到17.26%,，創(chuàng)造我國大面積碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃光電轉(zhuǎn)換效率新紀(jì)錄。
這意味著,，一塊玻璃一年的發(fā)電量,，從270千瓦時(shí)提高到315千瓦時(shí)，十幾塊這樣的發(fā)電玻璃就能滿足一個(gè)家庭的全年用電需求,。
邯鄲中建材的創(chuàng)新探索,，還不止這些。
走進(jìn)該公司產(chǎn)品展廳,，一組透光系列發(fā)電玻璃讓人眼前一亮,。
“透光玻璃也能吸光發(fā)電？”記者好奇地問,。
“確實(shí)不容易,。”吳一民說，吸光和透光本身就是矛盾的,，增加透光度必然會引起光電轉(zhuǎn)換能力不足,，發(fā)電量降低。
如何在“互相打架”的技術(shù)指標(biāo)上尋求突破,？
“常規(guī)款發(fā)電玻璃,，就像一塊黑色幕布,，想實(shí)現(xiàn)透光，就要通過肉眼成像原理的無感化設(shè)計(jì),，去除掉部分遮光膜層,。”吳一民介紹，這就需要用激光在發(fā)電層和背電極層刻劃出透光線,。
透光線寬度,、激光功率、刻劃速度……研發(fā)團(tuán)隊(duì)不斷嘗試,，從中尋找最優(yōu)方案,。今年年初，他們終于在熱量損失和功率損失中找到了平衡點(diǎn),，透光系列產(chǎn)品成功上市,。
“既能透光又能發(fā)電,，我們是國內(nèi)市場‘獨(dú)一份’,。此外，我們還創(chuàng)新推出了炫彩系列,、畫卷系列等產(chǎn)品,，頗受市場青睞。”細(xì)數(shù)著一個(gè)個(gè)新產(chǎn)品,，吳一民滿臉自豪,。
有光就有電，美觀還低碳,。如今,，在甘肅、山東,、江蘇等地,，都能看到這塊“邯鄲造”發(fā)電玻璃的身影，應(yīng)用場景涵蓋建筑幕墻,、采光頂,、地面電站等。
截至目前,，邯鄲中建材已生產(chǎn)100余萬平方米的發(fā)電玻璃,，相當(dāng)于每年發(fā)電1.5億千瓦時(shí)，為國家節(jié)省標(biāo)準(zhǔn)燃煤6萬噸,。
“碲化鎘薄膜發(fā)電玻璃既是綠色建材又是清潔能源,，為建筑領(lǐng)域減碳降碳、實(shí)現(xiàn)從高耗能向零耗能轉(zhuǎn)變提供了新思路,，未來一定‘大有作為’,。”殷新建信心滿滿地表示,。（河北日報(bào)記者劉榮榮、王璐丹）
