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12 月 15 日，中国工程院院刊《Engineering》发布“ 2022 全球十大工程成就”。其中，第十项就是太阳能光伏发电。 太阳能光伏发电具有安全可靠、无噪声、无污染、建站经济便利等技术优势。近年来，受全球气候变化和能源转型影响，太阳能光伏发电取得了前所未有的快速发展。截至 2021 年年底，全球累计光伏装机已经达到 942GW，中国、欧盟和美国位列前三位。硅太阳能电池、薄膜太阳能电池、聚光太阳能电池等均有突破，实验室能源转换率已达 24.7%，企业能源转换率已达 17%。作为人类利用太阳能最普遍和最有前景的技术路径，太阳能光伏发电有望引领未来全球能源绿色革命。 作为太阳能光伏发电的一个新型产业：发电玻璃(薄膜太阳能电池的一种)，在最近几年悄然兴起。说起发电玻璃在中国的异军突起，就要提到一个人，他就是从美国回国创业的潘锦功博士。
潘锦功博士 ㈠ 潘锦功的创业历程 潘锦功祖籍四川，20世纪70年代出生在浙江杭州，1992年，潘锦功考进了哈尔滨工业大学。1996年大学毕业后，潘锦功经老师推荐前往美国新泽西理工大学攻读博士学位。获得博士学位后，他留在学校的研究中心继续研究碲化镉材料。曾是新泽西理工学院碲化镉薄膜太阳能研究中心常务副主任和创办人之一。 2009年，他回成都参加新能源展会，作了一场关于碲化镉技术的学术报告，他看到了回国创业的广阔前景。 2010年，美国一家美国能源公司开出两千万美元的条件，来换取潘锦功研发项目的专利使用权。印度得知后，更是以一亿美元的出价来购买潘锦功的专利。美国国会曾宣称，潘景功掌握的技术将直接关系到美国未来国家能源安全，扬言不让潘锦功回国。 2011年，潘锦功成功离开美国回到中国，便自己创业专门研究发电玻璃。 2016年，潘锦功团队研发的发电玻璃的光电转换率首次达到17.8%，同年，发电玻璃第一条生产线成功量产，只要55秒就可以生产完成一块单片规格为1.2米×1.6米碲化镉太阳能电池。 2017年，他的团队研制出世界上单片最大面积的发电玻璃，在一片1.92平米的发电玻璃可以为一个普通家庭，一年提供260度到270度左右的电能。他带领团队在新材料新能源领域完成了34项国家专利的申请，其中发明专利19项。潘景功的技术突破让中国转身之间挤进一个千亿级别产业。 2019年1月，潘锦功获颁中国第二届“杰出工程师奖”。在2019年9月第三届全国双创周期间，潘锦功携世界第一块大单体面积碲化镉““发电玻璃””赴京参展，获得国家发展改革委“增强制造业核心竞争力重大工程包”，专项支持1.59亿元。其团队研制的项目也被纳入振兴国家核心竞争力重大高科技项目。 潘景功现在担任成都中建材光电材料有限公司总经理，成都中建材光电材料有限公司是一家混合所有制企业：央企中建材控股55%，潘锦功和他的阿波罗团队占股35%，双流地方国企占股10%。
透明的发电玻璃 ㈡ 解密神秘的发电玻璃 发电玻璃，全称为碲化镉薄膜太阳能电池，是一种高性能电池，它的制作原理是在两块普通玻璃之间，均匀的涂抹一层4微米厚的碲化镉光电材料，使原本绝缘的普通玻璃变成了可导电的导体。换句话说，发电的是薄膜而不是玻璃，这种技术是薄膜太阳能电池技术中的一种。 碲化镉薄膜光伏电池则具有以下几个优点： 制造成本低：与其他太阳能电池相比，碲化镉薄膜电池结构简单，因此制造成本较低。 转换效率高：碲化镉薄膜太阳能电池的理论光电转换效率约为32%，高于晶硅、砷化镓等其他类型的太阳能电池。 温度系数低：温度系数比晶体硅太阳能电池低一半左右，所以更适合于高温、沙漠及潮湿地区等严苛应用环境。 弱光效应好：无论在清晨、傍晚，还是阴云雨天等弱光环境下都能发电，具有比晶硅电池长得多的发电时间。 环境友好：与外界的担忧相反，虽然镉元素有剧毒，但碲化镉是稳定的化合物，能被安全使用。碲化镉被密封在两块玻璃之间，常温下没有镉的释放。即使在1100℃的高温下，99.96%的碲化镉都被熔化的两块玻璃封住而没有泄露。而其他几种太阳能电池及煤其他能源也有镉的排放，碲化镉玻璃的镉排放量反而是最低的。 因此，相比于其他几种薄膜太阳能电池，碲化镉电池得到了较为迅速的发展，成为仅次于晶体硅的第二种最常见的光伏技术，目前占世界市场份额的5%。但由于技术壁垒极高，目前全球范围内有量产能力的碲化镉电池企业仅有美国第一太阳能、德国Calyxo及中国的成都中建材光电材料有限公司等少数几个企业。
量产的发电玻璃 ㈢ 影响发电玻璃大规模推广的因素 技术上，尽管碲化镉电池的理论效率高达32%，并早在1993年实验室效率已达16%，但在随后的18年里迟迟未能突破，其主要原因是薄膜沉积工艺和界面工程水平较低，导致效率损失居高不下。 在光伏产业的竞争中，想要增强竞争力，扩大市场份额，提升电池效率，实现降本增产是唯一途径。碲化镉薄膜发电玻璃在光伏电站投资领域，很难撼动晶硅光伏的绝对主导地位。晶硅庞大的产业链已形成规模优势，更大的产业规模可以迅速拉低产品成本。而目前碲化镉生产线相比规模偏小，较小的规模较难降低成本。 发电玻璃目前没有广泛应用到家庭中，国家考量层面上还有两个顾虑。 第一，碲元素的储量。碲元素是地球上的稀有元素，目前已知地球上碲元素的储量为14.9万吨，中国只有2.2万吨，所以发电玻璃的制作原料是有限的，没有过多的制作原料，这项技术不好普及。 第二，镉的危害。这种元素对人体的危害很大，会引起人体皮肤溃疡，长期吸入会导致呼吸系统的溃疡，若是不小心进入眼中还会导致视力下降或失明。虽然发电玻璃本身并无毒害，但是国家必须建立完好的回收利用机制，避免废旧发电玻璃中的镉外逸到环境中去。
安装在建筑上的发电玻璃 ㈣ 发电玻璃在国内的应用 碲化镉薄膜是全透明的材质，这意味着发电玻璃的应用范围十分广泛，不必局限在墙壁和屋顶上，门窗上也同样适用，倘若普通玻璃幕墙被发电玻璃取代，那么不仅光污染问题能得以解决，我们身边的建筑物也都会变身成小型发电站，日常用电更加便利。 因为发电玻璃易于携带，如果运用在军事中，可以直接在野外为军区通讯基站提供电力支持。除此之外，发电玻璃还有很强的承重能力，利用这种特性，我们可以把它运用在道路建设上，把道路变成充电站，现在电动汽车的研发技术也在不断革新，未来也将会成为汽车领域的一大趋势，届时两者相得益彰，生活将会更加便利。 目前国内已实现碲化镉薄膜发电玻璃落地应用的建筑包括：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、山西省政府大楼、成都智慧中心、攀枝花石墨碳工业园、九寨沟黄龙高原机场、安徽桐城工业区大型厂房、冬奥北京会运动场馆等。
安装在办公楼宇的发电玻璃 来源：月亮湾拾贝 |
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