京津冀協(xié)同創(chuàng)新河北故事④｜一塊發(fā)電玻璃，創(chuàng)國內(nèi)光電轉(zhuǎn)換效率新紀(jì)錄

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?！痹摴究偨?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’?！币笮陆ń榻B，雖然碲化鎘發(fā)電潛力巨大，但過去，規(guī)?；苽浯蟪叽珥诨k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?！币笮陆ㄕf，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’?！痹摴究偨?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?！眳且幻裉寡?。

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?！眳且幻裾f。

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?！眳且幻裾f，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?！眳且幻窠榻B，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?！奔?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’?！币笮陆ㄐ判臐M滿地表示。