“這是一塊可以‘掛在墻上的油田’?!彼拇ò⒉_太陽(yáng)能科技有限責(zé)任公司董事長(zhǎng)周華康自豪地說(shuō),一塊1.92平方米的“發(fā)電玻璃”,一年可發(fā)電260度—400度(根據(jù)光照條件),三四千塊這種玻璃產(chǎn)生的電量,相當(dāng)于普通油田一口井一年產(chǎn)油可轉(zhuǎn)化成的發(fā)電量。
這種神奇的玻璃就是碲化鎘發(fā)電玻璃,它是如何創(chuàng)造出來(lái)的?近日,周華康在接受《中國(guó)企業(yè)報(bào)》記者采訪時(shí)講述了碲化鎘發(fā)電玻璃的誕生故事。
不忘初心 科技報(bào)國(guó)
碲化鎘發(fā)電玻璃,也稱為碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池,是一種可以轉(zhuǎn)化為電能的建筑能源材料。它由多層微米級(jí)的碲化鎘和其他光電材料在真空高溫條件下附著在普通建筑玻璃上,替代建筑材料(屋頂、玻璃幕墻、墻體、圍欄等)成為建筑物不可分割的部分,從而獲得清潔的綠色能源。
從自主研發(fā)起步,到技術(shù)突破全球領(lǐng)先,再到為全球建造“BIPV微型發(fā)電廠”建筑光伏一體化,碲化鎘發(fā)電玻璃歷經(jīng)了17年的創(chuàng)新之路。談起當(dāng)年的創(chuàng)業(yè)經(jīng)歷,周華康記憶猶新。2007年11月,作為中國(guó)旅美科協(xié)首任會(huì)長(zhǎng),周華康與潘錦功等11名博士及華人華僑投資人,攜帶自有資金2000萬(wàn)美元和先進(jìn)技術(shù)毅然回國(guó),組建了四川阿波羅太陽(yáng)能科技有限責(zé)任公司,決心研發(fā)生產(chǎn)碲化鎘發(fā)電玻璃,并獲得了四川省雙流縣政府高科技綠色能源專項(xiàng)扶持資金共計(jì)4130萬(wàn)元。
2009年12月,四川阿波羅太陽(yáng)能科技有限責(zé)任公司(以下簡(jiǎn)稱“阿波羅公司”)與中建材玻璃新材料研究總院、成都西航港工業(yè)發(fā)展投資有限公司成立了成都中光電阿波羅太陽(yáng)能有限公司,后改為成都中建材光電材料有限公司(以下簡(jiǎn)稱“成都中建材”),研發(fā)和建設(shè)碲化鎘發(fā)電玻璃生產(chǎn)線。雙流縣政府再提供成都中建材5000萬(wàn)元扶持資金。阿波羅公司碲化鎘薄膜材料創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)被授予四川省高層次人才引進(jìn)頂尖創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì),得到了省市縣人才扶持資金。
其間,中國(guó)工程院院士、中國(guó)建材集團(tuán)首席科學(xué)家、中建材玻璃新材料研究總院院長(zhǎng)彭壽發(fā)揮了決定性作用。作為碲化鎘發(fā)電玻璃產(chǎn)業(yè)的總設(shè)計(jì)師,彭壽從國(guó)家能源安全戰(zhàn)略高度提出了碲化鎘發(fā)電玻璃的產(chǎn)業(yè)規(guī)劃,他帶領(lǐng)成都中建材碲化鎘發(fā)電玻璃科技創(chuàng)新專家團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)10年拼搏,終于在2018年4月建成了具有中國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、世界第一條100兆瓦級(jí)大面積(1.92平方米)碲化鎘發(fā)電玻璃生產(chǎn)線,打破了國(guó)外企業(yè)在這個(gè)領(lǐng)域的10年壟斷,走在了世界前列。
這一創(chuàng)新成果也獲得了眾多榮譽(yù):成都中建材碲化鎘發(fā)電玻璃榮獲第七屆中國(guó)工業(yè)大獎(jiǎng)表彰獎(jiǎng)、四川省科技一等獎(jiǎng)。2021年10月26日,在國(guó)家“十三五”科技創(chuàng)新成就展上,中國(guó)建材凱盛集團(tuán)自主研發(fā)的中國(guó)首片8.5代TFT-LCD玻璃基板、碲化鎘發(fā)電玻璃與中國(guó)空間站等國(guó)之重器成為本次展覽的亮點(diǎn),受到黨和國(guó)家領(lǐng)導(dǎo)人的高度肯定。
技術(shù)創(chuàng)新 綠色低碳
發(fā)電玻璃究竟是如何發(fā)電的?
“奧秘就在玻璃表面的薄膜里。”周華康解釋,所謂碲化鎘發(fā)電玻璃,就是在玻璃襯底上依次沉積5層半導(dǎo)體薄膜而形成的光伏器件,膜層總厚度僅為3微米,相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的二十分之一。
作為一種新型建筑能源材料,發(fā)電玻璃既可以實(shí)現(xiàn)建筑物能源的自給自足,還能達(dá)到節(jié)能減排的效果。周華康為記者算了一筆經(jīng)濟(jì)賬:使用碲化鎘發(fā)電玻璃的增量成本每平方米約為600元,發(fā)電收入6年內(nèi)就可收回成本,業(yè)主繼續(xù)使用可獲得25年以上發(fā)電收益。另外,還有綠建和光伏補(bǔ)貼、碳匯交易等收益。目前,碲化鎘發(fā)電玻璃正廣泛應(yīng)用于BIPV建筑光伏一體化,在許多地標(biāo)大廈上建起一座座“墻上發(fā)電廠”。
談起碲化鎘發(fā)電玻璃的優(yōu)勢(shì),周華康如數(shù)家珍,他說(shuō),作為建筑光伏一體化(BIPV)的最佳選擇,碲化鎘發(fā)電玻璃具有十八大特點(diǎn):第一,安全可靠:具備天然防火優(yōu)勢(shì),是A級(jí)防火材料,晶硅光伏是B級(jí);第二,美化定制:外觀可以定制,與建筑物融合為一體,讓城市變得五彩斑斕;第三,碳排放低:是煤發(fā)電碳排放的1/80.單晶硅的1/6;第四,綠色環(huán)保:鎘排放量是石油發(fā)電的1/148.煤發(fā)電的1/12;第五,發(fā)電量高:相同功率條件下,比單晶硅光伏多發(fā)10%以上電力;第六,弱光發(fā)電:適合不同光照條件,平均發(fā)電130—200度/平方米/年/地區(qū);第七,溫度系數(shù)低:碲化鎘的溫度系數(shù)低于晶硅,高溫條件下比晶硅多發(fā)10%電力;第八,抗衰減強(qiáng):實(shí)測(cè)27年,衰減僅僅12%,而晶硅光伏25年衰減為20%;第九,隔熱保溫:相比同樣規(guī)格傳統(tǒng)玻璃,降低能耗25%(室內(nèi)溫度相差4度);第十,替代建材:BIPV的核心光伏板是建筑物不可分割部分,可以作為替代建材節(jié)省建材成本;第十一,無(wú)光污染:傳統(tǒng)的玻璃幕墻需要四倍的投資才能解決“光污染”;第十二,安裝角度靈活:晶硅光伏安裝角度要求嚴(yán)格,碲化鎘安裝標(biāo)準(zhǔn)比較寬松,可以垂直安裝;第十三,能量回收期短:碲化鎘是真正的清潔能源,能量回收周期為晶硅光伏的一半;第十四,運(yùn)維便捷:基本不需清洗維護(hù),晶硅光伏必須定期清洗;第十五,城市更新: 可用于歷史建筑古老風(fēng)貌翻舊如新,城市老舊建筑更新替代傳統(tǒng)建筑材料;第十六,建材壽命:碲化鎘發(fā)電功能(30年以上)結(jié)束后,作為建材與建筑物同在;第十七,墻上油田:8000平方米發(fā)電100—160萬(wàn)度/年/地區(qū),相當(dāng)于中型油井年采油所發(fā)電力;第十八,能源安全:建設(shè)“打不爛,炸不垮”平戰(zhàn)結(jié)合的城市微型電站是國(guó)家戰(zhàn)略,碲化鎘發(fā)電玻璃安全可靠。
政策利好 前景廣闊
對(duì)于碲化鎘發(fā)電玻璃的未來(lái)發(fā)展,周華康充滿信心。他說(shuō),“3060”碳達(dá)峰碳中和是國(guó)家重大戰(zhàn)略決策 ,而低碳近零能耗建筑是實(shí)現(xiàn)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略的必然要求。碲化鎘發(fā)電玻璃在城市新建建筑和老舊建筑改造方面優(yōu)勢(shì)明顯,擁有數(shù)萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)。
根據(jù)聯(lián)合國(guó)和中國(guó)建筑節(jié)能協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),城市消耗了世界67%以上的能源資源,排放的二氧化碳占總排放量的比例也大致相同。其中,建筑物占全球能源消耗的36%,中國(guó)的建筑平均能源消耗占全國(guó)能源消耗的41%,中國(guó)建筑相關(guān)的碳排放占總排放的52%。降低建筑能耗就降低50%的碳排放,因此,低碳及近零能耗建筑是實(shí)現(xiàn)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略的發(fā)展目標(biāo)。碲化鎘發(fā)電玻璃是可實(shí)現(xiàn)低碳、近零耗(賦能)建筑的未來(lái)綠色建材。
政策的利好也帶來(lái)了市場(chǎng)的繁榮。周華康介紹,目前,碲化鎘發(fā)電玻璃產(chǎn)品市場(chǎng)供不應(yīng)求,已出口法國(guó)、日本、韓國(guó)、南非、索馬里、越南、中國(guó)香港等國(guó)家和地區(qū)。中國(guó)建材凱盛科技集團(tuán)正在全國(guó)布局建設(shè)數(shù)十條120兆瓦級(jí)碲化鎘發(fā)電玻璃生產(chǎn)線。其中,河北邯鄲、湖南株洲、江西瑞昌、黑龍江佳木斯的生產(chǎn)線分別在2022年至2024年投產(chǎn)。成都中建材作為凱盛科技集團(tuán)碲化鎘發(fā)電玻璃產(chǎn)業(yè)的“黃埔軍校”,不僅為邯鄲中建材、瑞昌中建材、株洲中建材、佳木斯中建材等工廠輸送經(jīng)營(yíng)管理和核心技術(shù)人才,舉辦碲化鎘發(fā)電玻璃培訓(xùn)班,搭建生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)管理體系、協(xié)助調(diào)試產(chǎn)線設(shè)備、負(fù)責(zé)公司經(jīng)營(yíng)管理直到具備批量生產(chǎn)能力后再移交,而且成都中建材的生產(chǎn)工藝、產(chǎn)品等知識(shí)產(chǎn)權(quán)免費(fèi)給邯鄲中建材等其他基地使用。阿波羅園區(qū)的3條新線計(jì)劃在2025年動(dòng)工建設(shè)。此外,甘肅定西、四川雅安、河南濮陽(yáng)、山東青島,安徽蚌埠,浙江麗水等地政府與中國(guó)建材凱盛科技集團(tuán)的合作建線正在進(jìn)行中。
談起未來(lái)的發(fā)展計(jì)劃,周華康表示,成都中建材將抓住國(guó)家推動(dòng)建筑光伏應(yīng)裝盡裝、城市老舊建筑改造的政策利好,以及碲化鎘發(fā)電玻璃市場(chǎng)即將迸發(fā)的機(jī)遇,擴(kuò)建達(dá)到規(guī)模效益,建成碲化鎘發(fā)電玻璃全球技術(shù)和產(chǎn)業(yè)中心,條件具備時(shí)上市,打造千億級(jí)新型綠色建筑能源材料獨(dú)角獸企業(yè),為世界貢獻(xiàn)更多的清潔能源。
“中國(guó)碲化鎘發(fā)電玻璃技術(shù)水平與美國(guó)第一太陽(yáng)能公司尚有差距,但是在中國(guó)建材凱盛科技集團(tuán)和全體股東的支持下,我們有信心趕超美國(guó)第一太陽(yáng)能公司?!闭劦絿?guó)際合作,周華康稱,碲化鎘發(fā)電玻璃是中美兩國(guó)可以合作競(jìng)爭(zhēng)的少數(shù)高科技清潔能源項(xiàng)目,可以合作交流,為應(yīng)對(duì)全球氣候問(wèn)題作出貢獻(xiàn)。(信陽(yáng)新聞網(wǎng))
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