你可能不知道,玻璃也能发电。近年来,我们在科技领域取得了越来越多的突破。我国发明了一种具有完全自主知识产权的发电玻璃,目前已获得多项国家专利。已知这种发电玻璃也叫碲化镉薄膜。只要在一块普通玻璃上涂上一层均匀的碲化镉光电材料,就可以把一块普通玻璃变成发电玻璃,而且在使用过程中不会影响玻璃的透光率,发展潜力大。国外专家甚至预测,中国的发电玻璃很可能会改变世界能源格局,那么这项黑科技到底有多好呢?为什么要发展发电玻璃?今天,我将逐一回答这些问题。
随着人们生活水平的提高,能源消耗越来越严重,许多不可再生能源将在不久的将来成为稀缺资源。许多国家已经意识到过度开采带来的危害,限制了可用于大规模开采的资源,为未来发展留有余地。因此,开发绿色环保的绿色能源已成为当今世界的重大课题。地球本身就像一个拥有巨大能量的生命体,一直在释放能量。例如,地球中心的热能、海啸、风暴、气流和季节变化都是能量的形式,但我们就是不使用它们。如果我们能很好地利用这些能量,它们将成为我们无尽的能源。
要知道中国是全球最大的用电国,据了解,2019年全球总用电量为25.7万亿千瓦时,中国占全球总用电量的25.9%。为了支撑这么大的用电量,我们不得不花费大量的资金来建设发电站,这不仅会消耗大量的煤炭,还会污染环境。因此,从2015年开始,中国出台了节能减排政策,开始逐步淘汰燃煤发电,转而发展清洁能源。短短几年,中国光伏、风力发电装机容量跃居世界第一。在众多清洁能源中,我们更关注太阳能发电,比如硅太阳能电池板。然而,硅太阳能电池板相当昂贵、笨重且使用不方便。许多科学家想知道是否有任何材料可以安装在他们的屋顶或墙壁上,利用太阳能发电。
中国科学家潘做了很好的示范。他成立了建材光电材料有限公司,成功研发出一种能发电的玻璃。他的技术将太阳能发电的普及推进到了一个新的高度,有可能改变世界能源格局,为我国新能源的发展做出巨大贡献。
发电玻璃也叫碲化镉薄膜太阳能电池。其发电原理是在普通玻璃上涂覆厚度为4微米的碲化镉光电材料,然后利用半导体器件的光伏效应实现发电。其结构比较简单,一般分为玻璃基板、TCO导电氧化物层、CDS窗口层、CdTe吸收层、背接触层和背电极、接线盒、铝合金保护叠层等结构。目前,它被广泛应用于建筑领域。比如在屋顶和墙壁上,这种玻璃可以发电,类似于传统的硅太阳能电池板,转换效率可以达到17.8%,相当于一块2平方米的玻璃,年发电量可以达到270度。有人可能会说硅板发电效率差不多,那有什么区别呢?
首先,与传统的晶体硅太阳能电池板相比,发电玻璃的价格比硅板太阳能电池便宜,所以很多家庭根本不用担心用不上。更重要的是玻璃光伏板是透明的,而硅板是黑色不透明的。因此,玻璃光伏板可以作为建筑材料安装窗户玻璃,无需额外的空间,既能透光,又能发电,一举两得。其次,它几乎没有污染,是公认的钼
正因为如此,在潘及其团队研发成功后不久,美国三次、五次上门合作,甚至投资2000万美元,但他拒绝购买自己的技术。更值得一提的是,美国很早就开始研究这项技术。早在20世纪80年代,一些美国企业就大规模生产这种太阳能电池。然而,由于生产这种薄膜太阳能电池的设备复杂、成本高,其市场前景不容乐观。
化镉薄膜电池在清洁能源市场上难以占据相对重要的位置,尽管美国对碲化镉薄膜的技术十分重视,但由于他们的盲目自大,导致其在薄膜电池的效率上没有重大突破,其组件发电效率仅为19%。
直至1996年潘锦功来到美国继续深造,并在新泽西工业大学攻读博士学位时,他对清洁能源发电产生了浓厚的兴趣,只是当时对这种技术的研究还停留在较难突破的瓶颈阶段,但潘锦功并没有因此退缩,而是觉得这项研究具有巨大的科学价值,于是他对此展开了研究,然而攻关是艰辛的,经历了四年的不断探索,再加上读博士期间的各种经验积累,潘锦功在碲化镉薄膜研究方面发现了许多重大突破。
与此同时,美国政府非常看重潘锦功研究的这项技术,为了保持美国在碲化镉薄膜技术的垄断地位,美国政府开出了百万年薪想留住他,最终潘锦功带着爱国之心,报国之志从美国回到了四川,开始了碲化镉薄膜技术的研发工作。面对当时碲化镉薄膜电池的市场和技术,尤其是知识产权均为境外厂商所垄断和控制的残酷现实,潘锦功不仅没有因此退缩,而是依靠后发优势和技术基础,经过多年的努力,最终攻下碲化镉薄膜电池的技术难题,研制出了世界上最大的单体面积碲化镉发电玻璃,成功将原先的单体发电玻璃面积为0.72平米提升到1.92平米,这项技术的成功研发不仅有力推动了中国能源的快速发展,也加速了全球能源低碳转型的进程。
目前,中建材公司已接到世界各国大厂的订单,其中就有福特汽车,中建材公司将为福特汽车全球一百多个厂房改造发电玻璃。未来发电玻璃的市场空间有多大,我们无法预料,但可以肯定的是这是一项值得中国人骄傲的技术,如此绿色环保又实用的黑科技,要是能大批量生产,将有效解决我国贫困山区用电问题。
此次我们能在太阳能电池领域取得重大突破,是无数科研人员经过无数日夜攻关所创造出的结果,这将会给我们在未来的新能源市场中带来绝对的优势,同时对我国进一步发展科技事业、国防事业有着非同凡响的意义,相信在我国科研人员的不断努力下,我们将成为下一个科技强国。
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